半导体和助催化剂的复合材料广泛应用于光电催化CO₂转化为甲酸等高价值化合物，但是目前能够将CO₂气体还原为化学品的高性能催化剂仍非常缺乏。有鉴于此，密歇根大学Zetian Mi、浦项科技大学（POSTECH）Jong-Lam Lee等报道了一种非常独特的光化学电极，通过CuS修饰GaN纳米线随后集成到Si基底上，实现了将含有H₂S的CO₂转化为HCOOH。作者发现CO₂气体中的H₂S杂质能够将Cu转化为CuS，因此显著改善了生成HCOOH的法拉第效率。在-1.0 V_RHE过电势条件和模拟太阳光照射中实现了7.07 mA/cm²电流密度和70.2 %法拉第效率。

本文要点：

（1）

在Si基底上通过MBE方法生长GaN纳米线，随后沉积Cu纳米粒子并将其转化为CuS，从而生成CuS/GaN/Si多级结构光电极，这种光电极具有较好的吸光性能，更好的载流子传输性能，同时催化活性位点的催化活性显著改善。

（2）

在CO₂/H₂S混合气体饱和的0.1 M KHCO₃溶液考察CO₂转化催化性质，CuS/GaN/Si电极的催化活性比Cu/Si、CuS/Si、Cu/GaN/Si的CO₂转化活性更高。这种光电极结构展示了一种价格合理、能够实现高效率转化CO₂的方法。

参考文献

Wan Jae Dong, Ishtiaque Ahmed Navid, Yixin Xiao, Jin Wook Lim, Jong-Lam Lee*, and Zetian Mi*, CuS-Decorated GaN Nanowires on Silicon Photocathodes for Converting CO₂ Mixture Gas to HCOOH, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c02139

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02139