可持续能源经济的发展是全球关注的重大挑战。在众多能源开发方法中，光电化学（PEC）反应被认为是一种高效的能源转化策略。提高光电极性能至关重要，这可以通过调控光电极组成、尺寸和活性表面积来实现。关键因素在于体系的电子结构、电荷分离速率和催化活性位点数量。在众多改性方案中，引入可控缺陷已被证明是一种有效的策略。为了充分利用缺陷工程的优势，有必要深入理解缺陷光阴极的机理、设计，以及它们在PEC能源转化的不同应用中所起的作用。这将有助于更好地开发缺陷光阴极的潜力，进一步提高光电化学系统的效率和可持续性。

据此，2138cn太阳集团古天乐材料科学与工程学院硕士生李原锐在黄洪伟教授的指导下，全面总结了该领域的相关研究，系统地讨论了缺陷光阴极的基本原理、构建策略、表征手段以及其在在能源催化方面的应用及机制：

1、总结了缺陷光阴极的基本原理，包括缺陷的分类和光电极的设计基础。明确的概括了缺陷在光电化学中的积极作用，包括作为吸附/反应/储能等场所,调谐电子结构以及促进电荷分离。

2、总结了缺陷光阴极的构建策略。同时，总结了缺陷光阴极常用的表征手段，包括显微成像技术、光谱技术和其他辅助技术。

3、讨论了缺陷光阴极在能源催化方面的应用及机制，包括产氢、CO₂还原和固氮。同时对缺陷光阴极未来的发展提出了展望。

缺陷光阴极的研究是一个值得持续关注的方向，本综述旨在总结缺陷光阴极在能源转换领域的进展，同时也为开发高性能、低成本的缺陷光电极提供参考。

图1 缺陷光电阴极用于能量转换应用示意图

图2 缺陷分类的示意图

图3 缺陷光阴极未来发展方向示意图

上述研究成果发表于材料领域国际权威期刊《Advanced Functional Materials》上：Yuanrui Li, Shutao Li, and Hongwei Huang*. Defective Photocathode: Fundamentals, Construction, and Catalytic Energy Conversion. Adv. Funct. Mater. 2023, 2304925. [IF2022=19.0]

全文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304925