Small：最高值！硅光电阴极和MoS2纳米板修饰的TiO2纳米棒助力碱性太阳能水分解

为了构建在碱性条件下工作的硅光电阴极的高效光电化学串联器件，需要开发稳定的、活性的催化剂，使光电阴极能够在碱性环境下可靠地工作。硅光电阴极具有纳米结构的钝化层和边缘暴露的过渡金属二硫化物，为实现无偏碱性太阳能水分解提供了新的机会。

近日，韩国首尔国立大学Ho Won Jang和Jin Young Kim（共同通讯作者）等人报道了一种由边缘丰富的MoS₂纳米板修饰的TiO₂纳米棒阵列，并将其沉积在p-Si上。

Small：最高值！硅光电阴极和MoS2纳米板修饰的TiO2纳米棒助力碱性太阳能水分解

研究发现，垂直排列的TiO₂纳米棒完全稳定了硅表面，并且提高了抗反射性。此外，具有暴露边缘位置的MoS₂纳米板提供了催化活性区域，使得在碱性环境下从动力学角度上有利于析氢反应（HER）。在稳态光照下，p-Si和催化剂层之间的界面能带弯曲有利于光生电子的传输。

因此，MoS₂纳米板/TiO₂纳米棒/p-Si光电阴极在碱性介质中表现出显著改善的光电化学析氢反应（PEC-HER）性能，在0 V vs RHE下具有10 mA cm^-2的高光电流密度和高稳定性。

通过将合理设计的光电阴极与含量丰富的Fe₆₀(NiCo)₃₀Cr₁₀阳极和钙钛矿/硅串联光伏电池相结合，实现了一种无需辅助的碱性太阳能水分解，电流密度为5.4 mA cm^-2，相当于6.6%的太阳能析氢效率，是p-Si光电阴极中最高的。

Boosting Unassisted Alkaline Solar Water Splitting Using Silicon Photocathode with TiO₂ Nanorods Decorated by Edge-Rich MoS₂ Nanoplates. Small, 2021, DOI: 10.1002/smll.202103457.

https://doi.org/10.1002/smll.202103457.

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