新型分层级催化剂保护层提高光阳极光解水效率和稳定性-先进能源科技战略情报研究中心顾莲宅斗日记
传统光解水催化剂不耐酸碱、成本高昂异域1945 ，另外析氢反应的动力学过程过于缓慢，上述问题阻碍了光解水析氢大规模商业化应用。
近日僵尸奇兵 ，美国能源部国家可再生能源实验室John A. Turner教授课题组分别利用原子沉积和电化学阴极沉积方法，先后在P型半导体光阳极镓铟磷（GaInP2）表面沉积一层氧化钛（TiOx）和多硫化钼（MoSx）薄膜保护层，形成MoSx/TiOx-GaInP2光阳极。通过电子能量损失谱（EELS）、X射线光电子能谱（XPS）表征显示，GaInP2光阳极表面确实形成了分层、分布均匀的MoSx和TiOx薄膜保护层。随后研究人员将上述光阳极置于450℃高温退火处理使其结晶梅水徽音，通过扫描隧道能量色散X射线谱测试（STEM-EDS），结果显示GaInP2光阳极外层的保护层形成了分层级结构金玉梅，即MoSx/MoOx/c-TiO2散人小嘀咕 ，因此将退火处理后的光阳极命名为g-MoSx/MoOx/c-TiO2-GaInP2。为了对比研究马世莉，研究人员在原始的GaInP2光阳极表面沉积了传统Pt和Ru催化剂，形成PtRu-GaInP2光阳极。章吉仁随后在氩气填充的0.5摩尔硫酸溶液（PH值为0.3），在可逆氢电极电势0V条件下，对GaInP2、PtRu-GaInP2、g-MoSx/MoOx/c-TiO2-GaInP2光阳极进行电催化活性测试。单色光转换效率（IPCE）曲线显示，g-MoSx/MoOx/c-TiO2-GaInP2具有较高IPCE数值，比PtRu-GaInP2高约10%，比GaInP2高约20%养枣，意味着g-MoSx/MoOx/c-TiO2-GaInP2具有最优的太阳光吸收利用能力啸日猋。电流电压测试显示，g-MoSx/MoOx/c-TiO2-GaInP2光阳极的电流密度可达11 mA·cm?2，为三者中最大值，意味着g-MoSx/MoOx/c-TiO2-GaInP2光阳极具有最佳的催化活性山口久美子。更为关键的是，经过连续20小时的光解水催化测试，g-MoSx/MoOx/c-TiO2-GaInP2光阳极的电流衰减不到20%，其催化的转化数（TON）达到了367000次佐野俊英，其催化转化频率（TOF）达到了5.1 s?1，表现出极其优异的耐酸性和稳定性，而这主要是得益于分层级的催化剂保护涂层g-MoSx/MoOx/c-TiO2同时具备了MoSx高催化活性和MoS2的耐酸性特性。
该项研究开发了一种全新的分层级结构的异质结催化剂电极保护层，不仅可以实现太阳能到氢能的高效转化，还大幅提高了电极的稳定性和寿命夏明宪 ，为开发高效光解水电极材料提供了全新的路线，有助于推动氢能的商业化应用织斑圆 。相关研究成果发表在《Nature Energy》[1]。
[1] Jing Gu, Jeffery A. Aguiar, Suzanne Ferrere,奶妈网站 et al. A gradedcatalytic–protective layer for an efficient and stable water-splittingphotocathode. Nature Energy, 2017, 2: 16192.