磷掺杂氮化碳同质结

析氢12.09mmol·g⁻¹·h⁻¹

局部磷化精确调控内建电场取向，实现S型电荷转移路径，在纯水和海水中均高效析氢。

Wang, Xuehua · Shan, Xue · Shi, Tianyu · Zhimin, Zhao · Song, Aili · 李桂村 · Lei, Wang · 黄剑锋 · 孟阿 · 74511588

Advanced Functional Materials 2025

具体参数

析氢速率（纯水）

{'zh': '12.09', 'en': '12.09'} mmol·g⁻¹·h⁻¹

析氢速率（3% NaCl溶液）

{'zh': '8.45', 'en': '8.45'} mmol·g⁻¹·h⁻¹

析氢速率（真实海水）

{'zh': '4.61', 'en': '4.61'} mmol·g⁻¹·h⁻¹

技术优势

定向内建电场

将磷掺杂在低结晶侧可使内建电场从P-LCN指向HCN，驱动电子向HCN迁移，实现S型机制，保留强还原能力的电子。

海水高效析氢

在3% NaCl溶液和真实海水中析氢速率分别达8.45和4.61 mmol·g⁻¹·h⁻¹，证明其在盐水环境中的实用性。

纯水高活性

纯水中析氢速率高达12.09 mmol·g⁻¹·h⁻¹，远超对比样品的4.53 mmol·g⁻¹·h⁻¹。

应用场景

• 光催化析氢：直接用太阳光驱动催化剂产氢，替代贵金属助催化剂。
• 海水制氢：在真实海水中仍保持4.61 mmol·g⁻¹·h⁻¹析氢速率，无需淡水预处理。
• 光催化水分解：通过S型同质结实现高效电荷分离，同时驱动析氢与氧化半反应。
• 太阳能燃料合成：将太阳能转化为可储存的氢能，适用于清洁燃料生产。