光电化学器件是能够利用太阳能转化化学分子的重要平台，但是光电化学器件面临着严重的局限问题。比如传质和电子转移问题，这种传质和电子转移的困难是因为气相（试剂/产物）、液相（水/电解液/产物）、固相（催化剂/光电极）的三相界面导致，这个三相界面的传质和电子转移困难显著阻碍了光电化学器件的应用和部署。

有鉴于此，中国科学技术大学熊宇杰、东南大学代云茜（Yunqian Dai）等基于计算模拟发展一种多级结构三相扩散光电极，实现了改善传质过程，并且保证光电化学气体/液体催化转化所需的电荷转移。

主要内容：

（1）

将半导体纳米晶修饰在静电纺丝纳米纤维中，克服半导体材料的不透光缺点，因此通过非担载的纳米纤维具有的强机械强度，同时具有较好的光吸收能力，导电性和多级孔结构，因此光电极实现了较好的三相扩散。

（2）

这种设计光电极实现了在流动相条件进行光电气体/液体转化。在进行甲烷催化转化反应中的产率和产物选择性分别能够提高16.6倍和4倍。

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Xiangyu Meng, Chuntong Zhu, Xin Wang, Zehua Liu, Mengmeng Zhu, Kuibo Yin, Ran Long, Liuning Gu, Xinxing Shao, Litao Sun, Yueming Sun, Yunqian Dai & Yujie Xiong, Hierarchical triphase diffusion photoelectrodes for photoelectrochemical gas/liquid flow conversion. Nat Commun 14, 2643 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-38138-9

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38138-9