近年来，太阳能技术已广泛应用于各个领域。海洋环境服役的海工金属构筑物长期饱受严苛腐蚀，腐蚀失效触目惊心，海洋腐蚀防护关系着重大海洋工程和装备的发展，尤其在远离陆地的海洋区域，传统保护方法存在着电力资源缺乏、维护成本高等问题。而海洋环境中丰富的太阳能资源为金属的腐蚀防护提供了新对策，因地制宜地取用太阳能，经由光电半导体材料的光电转换效应，原位为金属提供光生电子进行阴极保护，可同时解决海洋腐蚀与能源利用和环境保护等问题。

光电阴极保护新技术将半导体光电效应拓展到海洋防腐中，光照激发光电材料产生的光生电子传输至金属进行阴极极化，具有“绿色”环保无损耗特色。面对当前能源不断枯竭、环境污染严重的困境，该光电化学薄膜新技术新材料的开发将利用清洁太阳能缓解海洋腐蚀难题，也可为高日照辐射的热带海域的腐蚀防护难题的解决提供新思路。

为解决在缺乏光照时，半导体光电材料无法抑制腐蚀电化学发生、腐蚀防护特性无法保持的瓶颈问题，研究人员成功构建了储能型WO₃/ZnO/Zn-Bi₂S₃多相结光电极，使光电体系兼具储电子特性，提升了光照后的暗态下持续阴极保护性能，加强长效保护能力。

研究推测，在模拟太阳光照射下，由于界面异质结内电场作用和形成的导带梯度，激发到WO₃、ZnO和Zn-Bi₂S₃的导带中的光生电子将逐步从Zn-Bi₂S₃迁移到WO₃。一部分光生电子将被转移到耦联金属以进行阴极极化，另一部分将通过参与W⁶⁺/W⁵⁺的价态转换存储在WO₃中。在暗状态下，储存在WO₃中的光生电子将继续向金属迁移，以提供持续的阴极保护。相应地，光生空穴将向外层反向转移，迁移到Zn-Bi₂S₃表面的光生空穴将通过参与Bi³⁺/Bi⁵⁺的价态转变和其他氧化还原反应而被持续抽离消耗。Zn-Bi₂S₃组分除光电转换作用外兼具空穴消耗和转移辅助层的作用，提高了载流子转移效率。具有优异的光吸收、光生电子输出、低界面电阻、低表面功函数和良好的电子存储性能的WO₃/ZnO/Zn-Bi₂S₃光电极，在海洋环境金属材料的光电阴极保护中显示出巨大应用潜力，为构建更高效的阴极保护用储能型光电极提供了思路。

该研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目等的资助。