在过去的十年里，为了解决能源危机，人们对可用于光电化学（PEC）水分解制氢的具有高成本效益、坚固耐用和高效的电催化剂进行了广泛的研究。得益于独特有趣的物理化学性质，CuO成为少数几种禁带宽度较窄的光催化剂中最有前途的光电阴极材料之一。该光催化剂在模拟太阳光照射下对PEC析氢反应（HER）具有较高的活性。

有鉴于此，加拿大麦吉尔大学Michael Saliba，瑞士洛桑联邦理工学院Anders Hagfeldt综述了CuO基光电极，包括未掺杂CuO、掺杂CuO和复合CuO用于质子交换膜水分解制氢的最新研究进展。

文章要点

1）通过对不同形貌和不同制备方法的CuO光电极的研究，作者认为这两个参数对光电极获得的光电流密度起着决定性的作用，从而控制了PEC的水分解效率。此外，作者总结了现有的基本参数，确定了提高光电极比表面积、可调结晶度、较低的载流子复合速率和合适的电解液是制备高光活性和光稳定性材料的关键指标。

2）一些特殊形貌的合成增加了光电极比表面积，从而导致了电子-空穴对的有效分离。另外，改变CuO晶体结构对提高光电流密度和光稳定性同样具有显著影响。用优化的CuO/ZnO-NW光电极制备的CuO薄膜在0 V时的光电流密度为8.1 mA cm⁻²，而采用浸渍法制备的CuO薄膜的光电流密度为8.1 mA cm⁻²。

3）CuO与一些二维（2D）材料构成的异质结（如CuO/2D碳材料、CuO/g-C₃N₄和CuO/二盐基化物(TiO₂/MoS₂)）的具有出色的协同光催化性能，并且在纳米结构中电极/电解质交界处提供了更高的电荷迁移率。因此，异质结被认为是导致光生载流子复合速率降低的原因。

4）作者还总结了掺杂剂的复合作用，它们在某些情况下可以提高所制备的光电阴极的光稳定性，在另一些情况下可以降低光电流密度。此外，由于CuO和Cu₂O光电极的光致分解会导致光腐蚀，因此表面处理或薄层保护涂层也是提高光稳定性的有效策略。在这一点上，碳掺杂CuO dandelions/gC₃N₄光电极表现出相当出色的光稳定性和优异的电化学性能，85 min后保持了约80%的电流密度，在0 V时的光电流密度为−2.85 mA cm⁻²。

5）虽然人们在利用CuO基析氢电极来改善PEC的水分解性能方面已经进行了大量的研究，并取得了巨大进展，但仍需要更多的研究来提高其光催化性能。此外，克服改性CuO光阳极的制造成本和规模化挑战对未来的工业应用同样至关重要。

参考文献

Roozbeh Siavash Moakhar, et al, Photoelectrochemical Water-Splitting Using CuO-Based Electrodes for Hydrogen Production: A Review, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202007285

https://doi.org/10.1002/adma.202007285