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為了構建在堿性條件下工作的硅光電陰極的高效光電化學串聯器件，需要開發穩定的、活性的催化劑，使光電陰極能夠在堿性環境下可靠地工作。硅光電陰極具有納米結構的鈍化層和邊緣暴露的過渡金屬二硫化物，為實現無偏堿性太陽能水分解提供了新的機會。

近日，韓國首爾國立大學Ho Won Jang和Jin Young Kim（共同通訊作者）等人報道了一種由邊緣豐富的MoS₂納米板修飾的TiO₂納米棒陣列，并將其沉積在p-Si上。

Small：最高值！硅光電陰極和MoS2納米板修飾的TiO2納米棒助力堿性太陽能水分解

研究發現，垂直排列的TiO₂納米棒完全穩定了硅表面，并且提高了抗反射性。此外，具有暴露邊緣位置的MoS₂納米板提供了催化活性區域，使得在堿性環境下從動力學角度上有利于析氫反應（HER）。在穩態光照下，p-Si和催化劑層之間的界面能帶彎曲有利于光生電子的傳輸。

因此，MoS₂納米板/TiO₂納米棒/p-Si光電陰極在堿性介質中表現出顯著改善的光電化學析氫反應（PEC-HER）性能，在0 V vs RHE下具有10 mA cm^-2的高光電流密度和高穩定性。

通過將合理設計的光電陰極與含量豐富的Fe₆₀(NiCo)₃₀Cr₁₀陽極和鈣鈦礦/硅串聯光伏電池相結合，實現了一種無需輔助的堿性太陽能水分解，電流密度為5.4 mA cm^-2，相當于6.6%的太陽能析氫效率，是p-Si光電陰極中最高的。

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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