产生寿命足以驱动催化的电荷载流子是光电化学和光催化系统的关键，也是其效率的关键决定因素。金属氧化物被广泛用作光电化学水氧化的光阳极。然而，它们的应用受到体相金属氧化物中光激发电子和空穴的皮秒-纳秒寿命与水氧化催化的毫秒-秒时间尺度之间的差异的限制。近日，帝国理工学院James R. Durrant等讨论了金属氧化物光阳极性能背后的电荷载流子动力学及其驱动光电化学水氧化的能力，并与光催化和电催化系统中的金属氧化物功能进行了比较。
本文要点：
1）作者讨论了决定光阳极性能的主要动力学过程，即电荷产生、极化子形成和电荷俘获、体相和表面复合、电荷分离和提取，以及最后的水氧化催化动力学。
2）作者还讨论了提高性能的方法，包括材料选择、掺杂、纳米结构、结的形成和/或助催化剂沉积。
3）至关重要的是，作者研究了如何通过载流子动力学分析来理解这种性能增强，并为进一步的材料或设备优化提出设计指南。
Sacha Corby, et al. The kinetics of metal oxide photoanodes from charge generation to catalysis. Nat. Rev. Mater., 2021
DOI: 10.1038/s41578-021-00343-7
