要實(shí)現(xiàn)高效的光電化學(xué)水分解，需要更好地了解光電極表面附近的離子動(dòng)力學(xué)，例如擴(kuò)散，吸附和反應(yīng)。然而，對(duì)于宏觀的三維電極，通常很難將表面效應(yīng)對(duì)總光電流的貢獻(xiàn)與整體中各種因素的貢獻(xiàn)區(qū)分開(kāi)。在這里，我們報(bào)道了一種由InSe晶體單層制成的光陽(yáng)極，它被單層石墨烯封裝以確保高穩(wěn)定性。由于InSe具有高遷移率和強(qiáng)抑制電子-空穴對(duì)復(fù)合的特性，我們?cè)诒姸嗟墓忭憫?yīng)二維材料中選擇了InSe。利用原子薄電極，我們獲得了密度大于10 mA cm−2的1.23 V可逆氫電極的光電流，比其他二維光電流大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。除了InSe的顯著特性外，我們還將其增強(qiáng)的光電流歸因于陽(yáng)極表面附近的氫氧離子和光產(chǎn)生的空穴之間的強(qiáng)耦合。結(jié)果，由于存在離子束縛的空穴而抑制了電子-空穴的復(fù)合，因此即使在照明停止后也觀察到持續(xù)的電流。該結(jié)果為研究電極表面的離子動(dòng)力學(xué)提供了一個(gè)原子薄材料平臺(tái)，并為開(kāi)發(fā)新一代高效光電極提供了思路。
Fig. 1 用于PEC測(cè)量的InSe/Gr陽(yáng)極。
Fig. 2 氫氧根離子在InSe / Gr表面的吸附。
Fig. 3 InSe/Gr光電陽(yáng)極中的持久光電流密度。
相關(guān)研究成果于2020年由廈門大學(xué)Yang Cao課題組，發(fā)表在Nature Communication (https://doi.org/10.1038/s41467-020-20341-7)上。原文：Atomically thin photoanode of InSe/graphene heterostructure。
Fig. 1 用于PEC測(cè)量的InSe/Gr陽(yáng)極。
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