碳氮（CN）材料由于其在恶劣条件下的稳定性，以及适合于水分解和其他化学转化的能带边，在过去的十年里已经成为光电化学（PEC）电池的一种很有前途的廉价和良好的半导体材料。然而，与最先进的半导体及其潜在理论价值相比，CN材料的PEC性能仍然较低。CNs中固有的中等捕光性能和较差的电荷分离性能，加上有限种类的生长方法和单体，可以用来生长与衬底紧密接触的连续CN层等，严重阻碍了其在PEC的应用。

近日，以色列本·古里安大学Menny Shalom报道了一种简单而通用的方法，通过从饱和溶液中直接快速生长单体，然后在高温下煅烧，生长出具有扩展的光吸收，改善了照明下的电荷分离性能，并与衬底紧密接触的多孔CN薄膜。此外，为了改善电荷分离、与基板的连接和整体PEC性能，在镀层生长过程中引入了三聚氰胺蒸汽。

文章要点

1）PEC研究结果显示，CN膜的空穴提取效率高达62%，同时在600 nm的可见光范围内具有良好的光响应（450 nm时，入射光子-电流转换效率（IPCE）>12%）。

2）以硫脲为起始单体CN_TM制备的CN膜具有较高的光电流密度（353 µA cm^-2），H₂光电流密度为53±1%，O₂光电流密度为51±1.5%，在400 nm处的碱性（0.1 M KOH）水溶液中的IPCE值为18%，为CN光阳极材料的制备提供了基准。值得注意的是，H₂和O₂的析出速率分别为1.88 µmol h^-1 cm^-2和0.91 µmol h^-1 cm^-2。

Qin, J., Barrio, J., Peng, G. et al. Direct growth of uniform carbon nitride layers with extended optical absorption towards efficient water-splitting photoanodes. Nat Commun 11, 4701 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-18535-0

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18535-0