Nanostructures inorganiques pour la séparation de l'eau par photoélectrochimie et photocatalyse

Le besoin humain croissant en énergie propre et renouvelable a stimulé la recherche en photosynthèse artificielle, et en particulier la photoélectrolyse de l'eau comme voie vers un carburant hydrogène. Les dispositifs nanostructurés sont largement considérés comme une opportunité d'améliorer l'efficacité et de réduire les coûts, mais une analyse détaillée montre qu'ils présentent également des inconvénients considérables. Cet article passe en revue l'état actuel de la recherche sur les photoélectrodes et photocatalyseurs à l'échelle nanométrique pour la réaction de séparation de l'eau. L'accent est mis sur les oxydes de métaux de transition avec une attention particulière à Fe(2)O(3), mais les nitrures et chalcogénures, ainsi que les composés d'éléments du groupe principal, y compris le nitrure de carbone et le silicium, sont également abordés. Les effets de la nanostructuration sur la génération et la collecte de porteurs, la génération d'excitons multiples et le confinement quantique sont également discutés, ainsi que les implications de la taille des particules sur la recombinaison de surface, sur la taille des couches de charge d'espace et sur la possibilité de contrôler l'énergétique des nanostructures via des ions déterminant le potentiel. Après un résumé des nanostructures électrocatalytiques et plasmoniques, la revue se conclut par un aperçu des défis de la génération de carburant solaire avec des matériaux inorganiques à l'échelle nanométrique.