光敏剂吸收太阳光产生电子空穴对，可以用于驱动高效的水裂解和CO₂还原反应。尽管近年来在光电催化电池领域取得了很大进展，但是寻找一个高效的光阴极用于驱动CO₂还原还是比较困难的。有鉴于此，北卡罗来纳大学教堂山分校的Thomas J. Meyer 教授课题组成功制备出了一种双分子的半导体p-n结用于高效的CO₂还原至甲酸。

研究发现，基于分子与半导体p-n结之间的动力学相互作用，两个光敏单元可以互补的方式吸收可见光，产生高能电子，用于驱动钌基分子催化剂催化CO₂还原。在20小时的连续辐照过程中，光电阴极可以在- 1.1 mA cm ^{- 2}光电流密度下将CO₂还原为甲酸盐，法拉第效率高达64%。

Bing Shan, Srinivas Vanka, Ting-Ting Li, Ludovic Troian-Gautier, M. Kyle Brennaman, Zetian Mi & Thomas J. Meyer*. Binary molecular-semiconductor p–n junctions for photoelectrocatalytic CO₂ reduction. Nature Energy, 2019

DOI: 10.1038/s41560-019-0345-y

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