在设计一个合适的PEC电池时，Si由于其工业成熟度、低成本和适合可见光吸收的带隙(1.12 eV)而被认为是一种很有前途的候选光吸收剂。然而，作为电极的硅在热力学上是不稳定的，而且极易腐蚀，特别是在苛刻的碱性电解质中。将性能衰减分解为电解质刻蚀和光生空穴腐蚀形成了两种截然不同的应对策略，分别包括致密的保护层涂层和催化层沉积。有趣的是，最近的报道表明，即使是部分被Co或Ni岛状催化剂覆盖的无保护的Si光阳极也能实现有效的OER活性和较好的稳定性，其中不均匀的半导体颗粒结可能会引起夹断效应。
近日，电子科技大学崔春华教授报道了在模型硅电极上的NiOx岛状催化剂上原位沉积IrOx，合理地调节了催化剂的空穴积累和空穴转移能力，并通过电化学方法、原位UV-Vis和拉曼光谱电化学揭示了OER过程中明显的空穴积累行为。
文章要点
1）研究发现，在光照下，n++-Si暗电极上覆盖率不足10%的NiOx岛的空穴积累能力是n-Si光阳极上的6倍。另外，在NiOx上原位定向沉积可溶的六羟基氧化酸盐导致了NiOx/IrOx结的形成，其中IrOx进一步耗尽了从n-Si光阳极上获取的空穴，在20 mA cm-2时，使过电位降低了~260 mV，而IrOx促进了暗电极上NiOx/IrOx处的空穴积累，表现出类似的过电位降低。
2）在相同电流密度下，同一催化剂的光生空穴的极低充电水平导致了相当高的反应活性来驱动OER，并合理地揭示了对Si电极的更强的氧化/腐蚀。
该研究表明了在光电极和暗电极上以不同的方式调节空穴积累容量来提高OER性能的可行性。
Peikun Zhang, et al, Tuning Hole Accumulation of Metal Oxides Promotes Oxygen Evolution Rate, ACS Catal., 2020
DOI: 10.1021/acscatal.0c02882
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02882
