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三维有纹理的石墨烯/硅肖特基结用于增强的光-电化学有效性和稳定性
这里呈现了一种基于三维(3D)金字塔状石墨烯/p-Si肖特基结的新奇光阴极,显著增强其光捕获效率,是一种有前景的光-电化学产氢催化剂。与空白Si表面相比(即没有引入石墨烯),该3D金字塔状石墨烯/p-Si肖特基结显示出增强的电化学活性,也促进了电荷分离效率。此外,引入固有惰性的石墨烯还大大提高了3D石墨烯/p-Si肖特基光-电化学电池的稳定性。该光阴极的起始电位是0.41 V,饱和光电流密度为-32.5 mA cm-2 (0 V vs. RHE),出色的稳定性,该性能优于先前报道的一些工作(超薄氧化物层涂覆的有纹理的或纳米结构的p-Si光阴极)。

Figure 1. 基于3D金字塔状石墨烯/p-Si肖特基结的PEC电池产生H2的示意图。


Figure 2.(a)典型p-Si金字塔状基底的AFM图,(b)平面的和金字塔状的Si的反射光谱,(c)石墨烯薄膜转移到金字塔状Si基底上示意图,(d)在金字塔状Si基底上的石墨烯SEM图,(e)石墨烯/平面Si和石墨烯/金字塔状Si的Raman谱。


Figure 3.(a)石墨烯/p-Si肖特基结装置的横截面扫描TEM图,(b-d)分别为图(a)中标识的放大图。


Figure 4. (a)平面Si,金字塔Si,石墨烯/金字塔Si光阴极在酸性溶液中的产氢I-V曲线,(b)原始金字塔Si和石墨烯/金字塔Si肖特基结光阴极的标准化饱和电流密度稳定性测试,测试电压为-0.3 V。


Figure 5(a)局部电化学(LEIS)的空间图,(b)Pt纳米颗粒修饰在石墨烯/Si样品上的光沉积示意图,(c)SEM图以及Pt, C, 和 Si元素的俄歇电子漫谱图.


Figure 6.(a)Pt/石墨烯/金字塔Si光阴极的I-V曲线,(b)Pt/原始金字塔Si和Pt/石墨烯/金字塔Si肖特基结光阴极的稳定性测试。

该研究工作由国立台湾大学Chun-Wei Chen课题组于2019年发表在Adv. Energy Mater.期刊上。原文:Creation of 3D Textured Graphene/Si Schottky Junction Photocathode for Enhanced Photo-Electrochemical Efficiency and Stability(https://doi.org/10.1002/aenm.201901022.)
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