光电化学水分解可将丰富且安全的太阳能转化为绿色的氢能，这对于人类社会的可持续发展具有重要的意义。实用型的光电化学水分解非常需要具有优秀电子传输特性兼具成本优势的光阳极。CdS是一种广泛用于光电化学器件的n型半导体，具有可见光吸收（~2.4 eV）和良好的电子传输能力，有利于光生电荷的有效分离。因此，学者们对CdS一直具有浓厚的研究兴趣。限制CdS光电性能的主要因素就是界面上作为光生载流子复合中心的表面态和缺陷，因而调控其表面的电荷分离能力对于实现高性能水分解过程至关重要。

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所况永波研究员团队报道了一种简便且经济的界面调控方法，即通过原位光活化来显着改善CdS光阳极的表面电荷分离性能。该方法可形成有利于光生空穴转移的硫代硫酸根离子来有效减少表面电荷复合，同时在CdS表面用磷酸根离子溶解Cd2+形成均匀的纳米多孔形貌，有效提升CdS光阳极的光电转换效率。

采用粒子转移法得到的CdS光电极在原位光活化后展现出相比于原样品近三倍的光电流，且在480 nm的入射光下其光电转换效率(IPCE)在0.6 VRHE的电位下超过80%。由化学水浴沉积法制备的CdS薄膜在活化后的光电流提升到原来的四倍，在455 nm和0.6 VRHE条件下其IPCE为91.7%。在硼酸缓冲溶液中，活化后的CdS光阳极在牺牲剂亚硫酸盐存在的情况下在太阳能制氢方面表现出优异的稳定性。综上所述，该工作展示了在不同活化条件下CdS电极与溶液中各种离子的动态相互作用。基于这些新概念和对界面的理解，该工作开发了一种有效的活化策略，将CdS电极通过原位调控的方法实现性能的巨大提升。活化过程使CdS电极产生一个比较完美的表面，最大限度地通过界面提取载流子。从实际出发，该工作为充分挖掘CdS光电极的潜力提供了一种简便且具有成本优势的方法，这可以为其他镉基或硫化物材料开发更普遍适用的表面功能化技术提供参考价值。

该研究得到了国家自然科学基金（21805298，21905288，51904288）、浙江省自然科学基金（Z21B030017）等项目的支持