近日，湖北工業(yè)大學(xué)馬新國(guó)、程正旺教授課題組聯(lián)合陜西師范大學(xué)潘明虎教授、江漢大學(xué)劉繼延教授、文達(dá)大學(xué)Fhulufhelo Nemangwele等，在光電催化分解水制氫材料研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Synergistic Effect of Topological Semimetal TiSi and Plasmonic Cu for Enhanced Photoelectrocatalytic Water Splitting of TiO2 Nanorod Array”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊《Inorganic Chemistry》上。今天小卓為大家分享該研究成果，希望對(duì)您的科學(xué)研究或工業(yè)應(yīng)用帶來一些靈感和啟發(fā)。
應(yīng)用方向：光電催化、可見光分解水、清潔能源、拓?fù)洳牧稀⒌入x子體效應(yīng)
開發(fā)高效、穩(wěn)定的光電催化材料是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)水分解制氫的關(guān)鍵。湖北工業(yè)大學(xué)等單位的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合磁控濺射與真空熱蒸發(fā)技術(shù)，在TiO2納米棒陣列上依次沉積拓?fù)浒虢饘賂iSi薄膜與等離子體Cu納米顆粒，構(gòu)建出TiO2/TiSi/Cu復(fù)合光陽(yáng)極。該結(jié)構(gòu)充分利用TiSi的拓?fù)渚€性能帶結(jié)構(gòu)作為電子的高速傳輸通道，協(xié)同 Cu的表面等離子體共振（SPR）效應(yīng)，共同增強(qiáng)光吸收、促進(jìn)載流子分離與傳輸、延長(zhǎng)載流子壽命，進(jìn)而顯著提升可見光驅(qū)動(dòng)下的光電催化分解水性能。在>420 nm可見光照射下，TiO2/TiSi/Cu光陽(yáng)極的光電流密度達(dá)到純TiO2的17.84倍，并表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。這些結(jié)果不僅為TiO2基光陽(yáng)極的性能優(yōu)化提供了新思路，也為拓?fù)洳牧显谀茉创呋I(lǐng)域的應(yīng)用拓展了新的方向。
Figure 1. TiO2/TiSi/Cu光陽(yáng)極的制備方法、晶相和界面.
Figure 2. TiO2, TiO2/TiSi和TiO2/TiSi/Cu納米柱陣列的表界面形貌和納米柱尺寸分布.
Figure 3. 吸光特性、光電流與阻抗.
Figure 4. 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熒光譜.
Figure 5. 可見光條件下的產(chǎn)氫性能與循環(huán)穩(wěn)定性.
Figure 6. 接觸前后的能級(jí)位置和載流子傳輸機(jī)制.
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https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c00103
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本文中TiO2/TiSi發(fā)光測(cè)試使用卓立漢光公司的OmniFluo990穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀完成。OmniFluo990為模塊化搭建結(jié)構(gòu)，通過搭配不同的光源、檢測(cè)器和各類附件，為紫外/可見/近紅外發(fā)光測(cè)試提供綜合解決方案，也為光電催化分解水制氫催化劑的研發(fā)提供有利工具。
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