氮化钽(Ta₃N₅)是一种很有前途的光电化学(PEC)分解水的光阳极材料。然而，低效的电子-空穴分离仍然是阻碍其太阳能到氢气转换效率的瓶颈。

在这里，中科大Yanbo Li，成都大学Shulong Li证明了NbN_x-Nanrood@Ta₃N₅超薄层的核壳纳米阵列光阳极增强了光的捕获并形成了空间电荷转移通道，从而导致了电荷载流子的有效产生和提取。

文章要点

1）在1.23 V_RHE下获得了令人印象深刻的7 mA·cm^-2的光电流密度，超薄的Ta₃N₅壳层厚度小于30 nm，并具有良好的稳定性和低的起始电位(0.46 V_RHE)。

2）机理研究表明，性能的提高归功于高电导率的NbN_x芯、高结晶的Ta₃N₅单晶外壳和紧密的Ta-N-Nb界面键，它们加速了核壳光阳极的电荷分离能力。

这项研究论证了纳米结构设计在提高PEC器件效率方面的关键作用。

参考文献

Beibei Zhang, et al, Enhanced Spatial Charge Separation in a Niobium and Tantalum Nitride Core-Shell Photoanode: In Situ Interface Bonding for Efficient Solar Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202305123

DOI: 10.1002/anie.202305123

https://doi.org/10.1002/anie.202305123