開(kāi)發(fā)高效耐用的光電極對(duì)于實(shí)現(xiàn)光電化學(xué)水分解的大規(guī)模應(yīng)用至關(guān)重要。有鑒于此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫海定教授等報(bào)道一種獨(dú)特的光電極，它由重新配置的硅片上氮化鎵納米線負(fù)載金納米顆粒作為助催化劑組成，在AM 1.5G一個(gè)太陽(yáng)光照下，其施加偏壓光子-電流轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了令人矚目的 10.36 %，同時(shí)在高電流密度下實(shí)現(xiàn)了超過(guò)800 h的穩(wěn)定光電化學(xué)（PEC）HER。
本文要點(diǎn)：
（1）
通過(guò)簡(jiǎn)單的堿性蝕刻步驟對(duì)GaN納米線進(jìn)行調(diào)整，暴露內(nèi)部的(10-1-1)晶面，實(shí)現(xiàn)了具有強(qiáng)電子相互作用的高度耦合的半導(dǎo)體納米線-助催化劑異質(zhì)界面。這種強(qiáng)耦合的重新配置的GaN納米線/Au異質(zhì)界面不僅優(yōu)化了金納米顆粒的電子結(jié)構(gòu)，形成了豐富的高活性界面區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的析氫活性，還使氮化鎵納米線能夠?yàn)榻鸺{米顆粒提供更強(qiáng)的錨固作用，防止在劇烈的HER催化反應(yīng)過(guò)程中Au納米顆粒脫落。
（2）
這項(xiàng)研究提出的光電極提供了一種可行的結(jié)構(gòu)，有助于解決光電化學(xué)裝置在生產(chǎn)清潔氫燃料方面的效率-可靠性瓶頸。
參考文獻(xiàn)
Chen, W., Wang, D., Wang, W. et al. Enhanced solar hydrogen production via reconfigured semi-polar facet/cocatalyst heterointerfaces in GaN/Si photocathodes. Nat Commun 16, 879 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-024-55743-4
https://www.nature.com/articles/s41467-024-55743-4
