在可持续的能源转换系统中，直接光电化学（PEC）分解水至关重要。然而，同时控制光捕获和电荷传输以改善PEC性能是一个巨大的挑战。

有鉴于此，大连理工大学侯军刚教授等人，为了解决这一关键挑战，组装了一个超薄的基于氮化碳的插层3DOM CsTaWO_6-xN_x体系结构，作为共形异质结光电阳极。

本文要点

1）首次合成了在氟掺杂的氧化锡衬底上生长的三维有序大孔（3DOM）CsTaWO_6-xN_x反蛋白石阵列，然后形成了超薄的硼掺杂氮化碳(BCN)均匀插层3DOM CsTaWO_6-xN_x反蛋白石结构的共形异质结阵列(BCN/CsTaWO_6-xN_x)。

2）这种先进的共形异质结光电阳极具有高达88％的载流子分离效率，在1.6 V（vs RHE）电压下在模拟AM 1.5G光照下可实现4.59 mA cm^–2的高电流密度，它比原始的CsTaWO_6-xN_x反蛋白石大3.4倍和17倍，并在碱性介质中为光电极供电，在400 nm时入射光电流效率为32%，并且具有出色的PEC水分解稳定性。

3）密度泛函理论计算表明，共形光阳极的紧密界面优化了电荷的分离和转移，从而提高了固有的水氧化性能。

总之，该工作阐明了3DOM架构和共形异质结构的关键重要性，以及对出色的PEC水分解应用的重要贡献。

参考文献：

Lei Ran et al. Conformal Macroporous Inverse Opal Oxynitride-Based Photoanode for Robust Photoelectrochemical Water Splitting. J. Am. Chem. Soc., 2021.

DOI: 10.1021/jacs.1c00946

https://doi.org/10.1021/jacs.1c00946