本文由李灿老师课题组博士生刘永赐稿，感谢分享。

PEC分解水制氢是利用太阳能制备燃料的理想途径之一，其太阳能利用效率受多个因素影响，是电极光吸收效率、电荷分离效率和表面反应即载流子注入效率的乘积。目前，PEC分解水的效率仍比较低，因为一些关键科学问题尚未解决，包括电极吸光有限、载流子复合严重、表面反应过电位高且动力学慢、电极稳定性差等。李灿老师课题组在启动PEC分解水研究以来，围绕光电极制备(Nanoscale, 2014, 6, 2061; Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, 16, 23544; Adv. Energy Mater. 2016, 1600864.)、助催化剂修饰(Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 4589; ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 3791; ChemSusChem 2015, 8, 3987.)、电解液的影响(J. Phys. Chem. B, 2015, 119, 3560.)、空穴储存和传输层(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7295; Chem. Eur. J. 2015, 21, 9624; J. Phys. Chem. C 2015, 119, 19607; Energy Environ. Sci., 2016,9, 1327.)、基底电子传导层(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 3791)、界面态能级调控(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138 (41), 13664.)、异相结的构建(Chem. Sci. , 2016, 7, 6076.)及电极内部颗粒间界面调控(Chem. Sci. , 2016, 7, 4391.)等问题取得一系列研究进展。

该Perspective系统总结了国内外通过调控电极–溶液、半导体–助催化剂界面提高PEC分解水效率的研究进展，重点讨论了助催化剂、电解液和界面功能层修饰的重要作用，并对半导体-溶液界面、载流子分离传输和转移、表面反应机理等诸多科学问题，以及反应器设计、反应条件等参数的影响进行了讨论和展望。首先，大量研究表明，担载助催化剂是降低反应势垒、促进表面反应的最有效手段。其次，电解液参数的调变是提高PEC分解水效率的重要手段，因为电解液离子会显著影响表面反应(阳离子可影响水分解及其逆反应过程，阴离子可参与质子转移过程)。此外，通过合适的界面层(例如空穴传输层、空穴储存层、电子阻挡层等)进行助催化剂和半导体间的界面修饰，对于促进电荷分离和转移、提高电极效率和稳定性十分关键。

化学加补充：李灿院士简介

李灿，现任中国科学院大连化学物理研究所研究员、洁净能源国家实验室主任，2003年当选中国科学院院士。2007年至2012年任中国科学院大连化学物理研究所副所长，2003年2月至2012年7月任所学位委员会主任。

中国科学院大连化学物理研究所和日本东京工业大学联合培养理学博士。曾先后在比利时新鲁汶大学、美国西北大学、英国利物浦大学、日本东京大学和美国里海大学进行博士后及短期访问教授的工作。

现任中国化学会催化委员会主任、中国物理学会光散射委员会主任、中法催化联合实验室中方主任、国际催化学会理事会主席、英国皇家化学会Fellow。2005年当选第三世界科学院院士、2008年当选欧洲人文和自然科学院外籍院士。

主要从事催化材料、催化反应和催化光谱表征方面的研究。研制了具有自主知识产权的国内第一台用于催化材料研究的紫外共振拉曼光谱仪并开始商品化生产；在国际上最早利用紫外拉曼光谱解决分子筛骨架杂原子配位结构等催化领域的重大问题；发展了纳米孔中的手性催化合成和乳液催化清洁燃料油超深度脱硫技术等。近年来，主要致力于太阳能光催化制氢以及太阳能光伏电池材料研究。