InP具有接近Shockley-Quiesser极限的带隙和与水还原电位良好的导带对齐,是用于光电化学(PEC) HER的理想光阴极材料。
澳大利亚国立大学Siva Karuturi、Parvathala Reddy Narangari等通过一种新型的基于Au自组装纳米点掩模策略以及随后溶解硫的油胺(S-OA)溶液处理,制备出用于高效稳定PEC HER的InP NW。
使用溶解硫的油胺(S-OA)溶液处理时,S原子首先与InP表面上的In或P键合。接下来,额外的S原子进一步侵入In或P的内部键,形成InPS4。随后,InPS4溶解在溶液中,呈现新鲜的In原子,其悬空键通过S原子结合立即钝化。
S-OA处理后的InP NWs形成了表面硫化物层,显着提高了在酸性电解质中抗氧化分解的能力,从而获得了优异的PEC稳定性。另外,S-OA处理同时去除表面损伤,提升光阴极的PEC性能。
在AM1.5G照射下,在1 M HCl电解质中,起始电位为0.63 VRHE时InP NW光电阴上的光电流密度达到33 mA cm-2,非常接近InP的理论光电流极限~34.5 mA cm-2。另外,InP NW光电阴极具有出色稳定性以及接近100%的法拉第效率。
Surface-tailored InP nanowires via self-assembled Au nanodots for efficient and stable photoelectrochemical hydrogen evolution. Nano Letters, 2021. DOI:10.1021/acs.nanolett.1c02205
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