太陽能是目前為止最豐富的可再生清潔能源，對于解決地球能源危機意義重大。問題在于：太陽能是一種散射性、間歇性的能源，并非24h都會出現太陽。因此，如何最好的捕獲太陽能并儲存顯得尤為重要。
考慮到氫氣是一種高效的清潔能源，光解水制氫逐漸成為解決以上困擾的一種重要思路。因此，開發(fā)儲量豐富、價格便宜的高效光解水電催化劑和光電催化劑成為近年來的研究熱點和重點。
人工光合作用轉化太陽能為氫能
十年前，領域大牛論述：可再生能源為什么如此重要？
Lewis, N. S. & Nocera, D. G. Powering the planet: chemical challenges in solar energy utilization. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103, 15729–15735 (2006).
有鑒于此，Roger等人綜述了近年來元素儲量豐富的水裂解電催化劑和光電催化劑的重要進展，重點闡述了如何將催化劑集成到水裂解系統裝置中。
Trasatti的HER火山圖
第一套光電化學水裂解裝置
Fujishima, A. & Honda, K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature 238, 37–38 (1972).
可能是第一套單片式太陽能制氫裝置，數十年來一直處于領域最高水平之列
Rocheleau, R. E., Miller, E. L. & Misra, A. High-efficiency photoelectrochemical hydrogen production using multijunction amorphous silicon photoelectrodes. Energy Fuels 12, 3–10 (1998).
首次報道接近中性pH下的太陽能高效制氫裝置
Reece, S. Y. et al. Wireless solar water splitting using silicon-based semiconductors and earth-abundant catalysts. Science 334, 645–648 (2011).
近年高效太陽能光電化學制氫的經典案例，論述了自Rocheleau以來如何進一步優(yōu)化器件設計
Verlage, E. et al. A monolithically integrated, intrinsically safe, 10% efficient, solar-driven water-splitting system based on active, stable earth-abundant electrocatalysts in conjunction with tandem iii–v light absorbers protected by amorphous TiO2 films. Energy Environ. Sci. 8, 3166–3172 (2015).
太陽能轉化為燃料裝置中不同催化劑的對比
McCrory, C. C. L. et al. Benchmarking hydrogen evolving reaction and oxygen evolving reaction electrocatalysts for solar water splitting devices. J. Am. Chem. Soc. 137, 4347–4357 (2015).
理論計算指導HER催化劑的制備
Hinnemann, B. et al. Biomimetic hydrogen evolution: MoS2 nanoparticles as catalyst for hydrogen evolution. J. Am. Chem. Soc. 127, 5308–5309 (2005).
溫和條件下OER催化劑的重磅炸彈！
Kanan, M. W. & Nocera, D. G. In situ formation of an oxygen-evolving catalyst in neutral water containing phosphate and Co2+. Science 321, 1072–1075 (2008).
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