近日，華南師范大學(xué)“青年拔尖人才”，半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)研究院江豐研究員課題組在硒化銻（Sb2Se3）太陽光分解水制氫領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，在環(huán)境科學(xué)和催化技術(shù)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Applied Catalysis B: Environmental》(影響因子：16.683) 在線發(fā)表題為“CdxZn1-xS/Sb2Se3 thin film photocathode for efficient solar water splitting” 的學(xué)術(shù)論文。江豐研究員是論文獨立通訊作者，江豐研究員課題組2019級碩士研究生李艷是論文第一作者，華南師范大學(xué)是論文唯一通訊單位。


氫氣是一種便于儲存和運輸清潔能源，與傳統(tǒng)的化石燃料相比，氫氣對環(huán)境更加友好。在多種制氫技術(shù)中，直接利用太陽光分解水制氫是一種低成本，可持續(xù)且清潔的獲取氫能的方法。二元化合物半導(dǎo)體Sb2Se3因為其組成元素價格低廉且無毒環(huán)保，光學(xué)帶隙接近1.2eV，被普遍認(rèn)為是非常理想的太陽能析氫光電極材料。在這項工作中，江豐研究員課題組首次使用CdxZn1-xS作為緩沖層成功制備了高效Sb2Se3析氫光陰極。在0 VRHE時, Pt/CdxZn1-xS/Sb2Se3 設(shè)備光電流密度高達(dá)17.5 mA cm -2，太陽能析氫效率(HC-STH)達(dá)2.19％。此外還與BiVO4光陽極結(jié)合進(jìn)一步制備了 CoPi/BiVO4-Pt/CdxZn1-xS/Sb2Se3 串聯(lián)電極體系實現(xiàn)無偏壓太陽光全解水制氫/產(chǎn)氧。該研究為高效太陽能分解水產(chǎn)氫器件提供了新的研究和應(yīng)用方向。

此外，江豐研究員課題組從理論和實驗上發(fā)現(xiàn)并驗證了Pt/TiO2復(fù)合微結(jié)構(gòu)緩沖層具有明顯的表面等離子體效應(yīng)（SPR），該種效應(yīng)可以明顯增強四元化合物半導(dǎo)體銅鋅錫硫（CZTS）電極對太陽光的吸收效率，SPR效應(yīng)引起的界面電場非常有利于CZTS光電極內(nèi)部的光生電子傳輸至固/液界面參與析氫反應(yīng)，從而增強CZTS光電極的太陽能析氫效率(HC-STH)至3.5%。 該工作發(fā)表在《Chem. Eng. J. 》2020, 396, 125264. (影響因子：10.652)，論文題目為：Surface plasmon resonance effect of a Pt-nano-particles-modified TiO2 nanoball overlayer enables a significant enhancement in efficiency to 3.5% for a Cu2ZnSnS4-based thin film photocathode used for solar water splitting，江豐研究員是論文的獨立通訊作者，江豐研究員課題組2018級碩士研究生李林濤是論文第一作者，華南師范大學(xué)是論文唯一通訊單位。


江豐研究員自2017年3月入職華南師范大學(xué)以來，連續(xù)取得多項代表性成果，以獨立通訊作者身份在多個國際權(quán)威期刊發(fā)表一系列研究論文，華南師范大學(xué)均為論文的第一且獨立通訊單位。