西北工业大学&暨南大学Nature Commun：BiVO4-Si人工树叶太阳能制氢

纳米技术

2025-03-23

开发具有高太阳能-氢能转换效率且具备长期稳定性、可规模化应用的光电化学水分解技术至关重要，但对于实际应用而言同样是个挑战。

有鉴于此，西北工业大学黄维院士、王松灿教授、暨南大学朱明山教授等报道设计了一种具有梯度分布氧空位的BiVO₄光阳极，氧空位可诱导产生较强的偶极电场，起到促进电荷分离的效果。

本文要点：

（1）

这种光阳极生长海胆状的FeOOH助催化剂后，在1.23 V vs RHE实现7.0 mA cm⁻²的光电流密度，并且在标准太阳光（AM 1.5 G）能够稳定运行超过520 h。

通过与Si光伏电池集成，人工光合树叶达到8.4%的太阳能-氢能转换效率。将这些人工光合叶片的尺寸扩大至441 cm²后，在自然阳光照射下可实现2.7%的太阳能-氢能转换效率。

（2）

生命周期评估分析的结果表明，太阳能水分解制氢对环境的影响极小。这项研究表明了设计金属氧化物的人工光合叶片用于规模化太阳能制氢的可能性。

参考文献

Liu, B., Wang, X., Zhang, Y. et al. A standalone bismuth vanadate-silicon artificial leaf achieving 8.4% efficiency for hydrogen production. Nat Commun 16, 2792 (2025).

DOI: 10.1038/s41467-025-58102-z

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58102-z