贵金属催化剂和半导体的结合为提高光电化学(PEC)制氢提供了一种典型的途径。然而，直接沉积在硅上的贵金属催化剂容易聚集成大团簇，容易从硅表面剥落，从而限制了贵金属的有效利用和硅光电阴极的PEC性能。

近日，苏州大学Mingrong Shen，Ronglei Fan，Sheng Ju用常压溶剂热法合成了富氧空位的Ni(OH)₂（记为r-Ni(OH)₂）纳米片层，并对其作为Ir催化剂和镍保护硅光阴极之间的多功能层进行了研究。

文章要点

1）扫描电子显微镜(SEM)、高分辨扫描电子显微镜(TEM)和能量色散X射线(EDX)图谱的联合分析表明，r-Ni(OH)₂层对将Ir催化剂推向原子尺度具有重要影响。此外，通过X射线衍射、拉曼光谱、电子顺磁共振和X射线光电子能谱研究了Ir与r-Ni(OH)₂之间的强电子相互作用。

2）密度泛函理论计算表明，r-Ni(OH)₂层可以通过新形成的O−Ir−O键为Ir原子提供特殊的锚定位置，并且Ir/r-Ni(OH)₂界面非常有利于载流子的提取.。更重要的是，r-Ni(OH)₂和Ir原子的结合不仅降低了水分子的解离势垒，而且显著地优化了氢吸附能的调节，从而加速了在碱性介质中的氢吸附过程。

3）结果表明，Ir/r-Ni(OH)2/Ni/Si光电阴极在1M KOH水溶液中表现出了良好的PEC性能，基准ABPE为12.4%，在AM 1.5g单日照下可持续稳定300 h以上。这种超强的PEC性能超过了以前报道的工作在碱性介质中的所有硅光电阴极。

参考文献

Junxia Shen, et al, Oxygen-vacancy-rich nickel hydroxide nanosheet: a  multifunctional layer between Ir and Si toward enhanced solar hydrogen production in alkaline media, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D2EE00951J

https://doi.org/10.1039/D2EE00951J