用于光电催化水分解的氧化亚铜基光电阴极研究进展

随着不可再生资源的消耗及环境污染日趋严重，开发环境友好、可再生的新能源受到广泛关注。氢可通过燃料电池进行发电，被认为是理想的洁净能源载体。耦合可再生能源，如光能、风能、海洋能等，进行光电水分解制氢是有效途径之一。氧化亚铜(Cu₂O)具有合适的能带结构、制备简单、资源丰富，成为光电阴极半导体的研究热点。然而，Cu₂O光电阴极面临光生电荷复合较快、光腐蚀严重等挑战，导致其光电效率低、稳定性差。本综述首先简要介绍光电水分解制氢原理以及Cu₂O的能带结构适配性，其次总结氧化亚铜的制备方法；重点概述提高Cu₂O光电效率和稳定性的策略，包括形成氧化亚铜-n型半导体p-n结、添加助催化剂、引入空穴传输层等；结合近年来表征技术的发展，介绍先进的光电阴极表征手段；最后，对光电阴极未来的研究方向进行展望。