在用于制氢的光电化学水分解领域中，最近研究人员致力于改善光阳极处的水氧化，特别是加速析氧反应的不良动力学，这是获得工业上可行的光电流密度的关键步骤。为此，在光电阳极半导体上涂覆析氧催化剂(OECs)是最受欢迎的选择之一。已经发现，OECs的作用是多重的，而不仅仅是催化作用。

有鉴于此，帝国理工学院Salvador Eslava和清华大学Jifang Zhang等人，阐明了由半导体和OECs材料特性引起的界面过程的复杂性，并合理解释关于OECs作用的文献中发现的差异。还介绍了一些最有用的表征技术，用于探测光生空穴的动力学，以回答该领域一些最具挑战性的机理问题。最后，对OECs的设计原理提出了一些想法和建议。

本文要点

1）作为一种生产清洁、纯净、高能量密度氢气燃料的可持续方法，光电化学分解水具有巨大的潜力。在光阳极上提高析氧反应(OER)的难度，限制了析氧反应的速率和效率，因此在光阳极上涂覆析氧催化剂(OEC)是一种很有前途和受欢迎的选择。虽然这类复合光电阳极的性能只是逐渐增长，但对界面的理解已经在过去的五年里取得了重大进展。总结了OEC在影响光电阳极行为方面的三个主要作用：半导体中电荷分离的能量学，空穴存储和直接催化。

2）对金属羟基氧化物进行了深入的讨论，重点讨论了Fe原子和Ni原子在NiFeOx中的各自功能。在这种情况下，如实验和理论上所支持的，Fe主要是催化，而Ni则存储空穴。尽管已经尝试通过堆叠两个OEC来达到相同的目的来产生协同效应，但释放其各自潜力的更好方法是在原子级上进行分配。

3）最后，多次发现OER的电催化机制与光电催化机制的相似之处，例如中间体的性质和氧空位的作用。考虑到有效的OER的表面化学性质应该相似（SC或OEC），这绝非偶然。因此， SC-OEC光电阳极和表面改性的SC同样重要。借助现有的知识和先进的技术，光电化学水分解技术将继续发展，很快就会实现高效和商业化的太阳能转化为燃料。

参考文献：

Jifang Zhang et al. Oxygen Evolution Catalysts at Transition Metal Oxide Photoanodes: Their Differing Roles for Solar Water Splitting. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202003111

https://doi.org/10.1002/aenm.202003111