将太阳能直接转化为化学燃料供给了一种存储可再次出产的动力的办法。可是，光电化学（PEC）制氢的实践使用仍然受阻于其低的能量转化功率。现在，渐渐的变多的半导体可当作光阳极资料。可是，这些半导体一般具有宽的带隙，这将他们的光谱吸收规模约束在紫外光区（UV，400 nm）和可见光区（可见，400-700 nm）。考虑到红外光（IR，700 nm）占了太阳光能量的50%左右，将资料的光谱吸收规模扩展至红外区有助于器材的功率迫临Shockley-Queisser功率。

  窄带隙半导体具有近红外光谱吸收才能，其间具有大的吸收截面积和长载流子寿数的窄带隙半导体具有成为近红外活性光电极的潜力。可是，窄带隙半导体中的电子-声子相互作用会导致光生载流子的寿数变短，这会导致催化剂外表的光生空穴浓度下降，从而下降了外表氧化反响产生的概率。至今，近红外光活性光阳极的光电转化功率（IPCE）一直难以进步。

  研讨人员规划了一种具有晶格匹配的描摹异质结的BiSeTe三元合金基光阳极（图1），该电极的光谱吸收规模扩展到了1100 nm，其光电化学制氢的能量转化功率得以改进。晶格匹配的描摹异质结因为避免了晶格失配的影响而下降了界面缺点的存在，有利于下降光生载流子的复合速率，这为进步光电极的能量转化功率供给了方向。试验证明，异质结的存在进步了光生载流子的别离功率，从而延长了载流子的寿数。因而，在近红外光下，BST-MHs光阳极的IPCE（在800 nm下为36％）和光电流密度（在0.75 VRHE下为3.7 mA cm-2）均展示出了优异的功能（图2）。

  图1.BST-MHs的描摹与组分表征。（a）BST-MHs的TEM图画。（b）BST-MHs的AFM图画。（c）BST-MHs的暗场STEM图画和EDS元素面散布图画，选取的为Bi-M（蓝色），Se-K（赤色）和Te-L（黄色）信号。（d）BST-MHs的切片示意图。（e, f）界面处的TEM图画和HRTEM图画。（g, h, i）图c中绿框内纳米管的HRTEM图画、FFT图画和回转FFT图画。（j, k, l）图c中蓝框内纳米片的HRTEM图画、FFT图画和回转FFT图画。（m, n, o）图c中黄框内界面的HRTEM图画、FFT图画和回转FFT图画。

  这项研讨提出了一种具有近红外活性的描摹异质结的构筑战略。由纳米管和纳米片构成的晶格匹配的描摹异质结对近红外光的表现出极高的吸收才能而且具有超卓的载流子别离才能。经过将窄带隙半导体的优势整合到晶格匹配的描摹异质结中，这项研讨为规划有用的近红外活性的光电化学器材供给了新的可能性。

  该项研讨遭到国家自然科学基金委立异研讨集体、国家自然科学基金要点基金、我国科学院前沿科学要点研讨项目、合肥壮科学中心杰出用户基金等赞助。