为了提高光电化学(PEC)电池的性能,用于修饰光电极的各类新型催化剂已被广泛研究和试用.然而,在光电极表面修饰高性能催化剂的成本高、过程复杂、稳定性差,这些问题严重阻碍了其实际应用.在本研究中,我们提出了一种Ag-Pt合金纳米颗粒(Ag-Pt NPs)修饰光电极的策略,即将TiO2/Ti牺牲层覆盖的硅光阴极置入三电极电化学测试体系中进行有光照的多次线性电势扫描.本修饰方法不需使用含有金属离子的前驱体溶液,只需用到酸性背景液、可重复使用的Pt对电极和Ag/AgCl参比电极,即可通过金属Ti与溶解(或扩散)至溶液中的Pt2+/Ag+离子间的光辅助置换反应而形成Ag-Pt合金.经实验验证,修饰了Ag-Pt纳米颗粒的硅光阴极的析氢反应动力学可得到显著增强,同时其光吸收性能不会出现明显降低.在一个太阳的模拟光照下,未修饰的平面硅光阴极维持10 mA cm-2的光电流密度所需过电势在经过Ag-Pt NPs修饰后可从-0.8 VRHE降低至-0.1 VRHE,而对修饰了Ag-Pt NPs的硅纳米线阵列光阴极而言,其过电势可低至0 VRHE.此外,还证明了Ag-Pt NPs修饰的光阴极在酸性和中性介质中均表现出显著增强的光化学分解水性能和优异的稳定性.本研究为不同形貌的光电极上合金纳米颗粒的修饰提供了新的思路和方法.

李刘晶;刘婷婷;周忠源;郭培基;李孝峰;吴绍龙

中国科学：材料科学（英文）

[1]李刘晶;刘婷婷;周忠源;郭培基;李孝峰;吴绍龙-.光辅助修饰Ag-Pt合金纳米颗粒增强硅光阴极光电化学分解水性能)[J].中国科学：材料科学（英文）,2022(11):3033-3042

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