空穴存储层（HSL）是一种有效的界面修饰方法，可以克服氮化钽（Ta₃N₅）光电阳极的不稳定性，进一步提高光电化学（PEC）水氧化反应的高性能。

近日，中科院大连化物所李灿院士，施晶莹研究员报道了利用瞬态光电流光谱、二极管器件、接触电位差（CPD）和强度调制光电流光谱（IMPS）等先进技术，研究了CoO_x/Ni(OH)_x双分子层HSL对Ta₃N₅的修饰，并系统研究了CoO_x/Ni(OH)_x双分子层在电荷提取和转移中的独特功能。

文章要点

1）研究人员首先制备出具有多空立方体形貌的Ta₃N₅，然后，通过磁控溅射的方法对CoO_x膜进行修饰，然后沉积Ni(OH)_x层，从而组装出Ta₃N₅/CoO_x/Ni(OH)_x光阳极。

2）实验结果表明，通过修饰CoO_x/Ni(OH)_x双分子层，由于空穴存储能力的增强和更有利的转移途径，起始电位发生420 mV的阴极位移，并能够保护Ta₃N₅光阳极30 h而不发生明显的降解。

3）研究人员还假设了CoO_x的带内电子态与高价钴物种的形成相关，在PEC水氧化过程中，Co(IV)物种在超薄CoO_x层内的可逆形成调节了空穴存储过程，从而促进了光生空穴提取能力，抑制了载流子复合。

4）通过插入CoO_x/Ni(OH)_x双层膜作为空穴储存层，Ta₃N₅/CoPi光阳极的光电流也得到了显著提高。

这项工作为理解HSL策略中的电荷转移机制开辟了一条新的途径，并有望构建一个高效的Ta₃N₅光阳极水氧化系统。

参考文献

Pengpeng Wang, et al, Ultrathin Cobalt Oxide Interlayer Facilitated Hole Storage for Sustained Water Oxidation over Composited Tantalum Nitride Photoanodes, ACS Catal.2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c03298

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03298