Nature Commun：Pt-GaN光电催化海水分解

纳米技术

2023-01-13

电解海水为制备清洁氢能提供一种比较可靠的方法，但是目前发展能够分解海水制氢的高性能光电极仍具有非常大的挑战。

有鉴于此，耶鲁大学Victor S. Batista、密歇根大学米泽天(Zetian Mi)等报道发展了一种n⁺-p Si光电极，并且将GaN纳米线上修饰Pt纳米簇作为催化剂，具有显著改善海水制氢性能。

本文要点

（1）

研究发现Pt/GaN的界面Pt-Ga位点能够促进水分子分解，并且H*能够溢流到相邻的Pt原子上从而促进高效制氢。Pt/GaN/Si光电极分别在海水（pH 8.2）和海水的磷酸盐缓冲液（pH 7.4）在0.15 V和0.39 V达到-10 mA/cm²电流密度，光电转换效率分别达到1.7 %和7.9 %。

（2）

在9个模拟太阳光强度进行光催化，实现了创纪录的169 mA/cm²光电流。Pt/GaN/Si能够连续的进行制备H₂，而且甚至在黑暗条件通过简单的调换电极仍具有制氢性能。这项工作为发展高效稳定节能的海水制氢电极提供帮助。

参考文献

Wan Jae Dong, Yixin Xiao, Ke R. Yang, Zhengwei Ye, Peng Zhou, Ishtiaque Ahmed Navid, Victor S. Batista & Zetian Mi, Pt nanoclusters on GaN nanowires for solar-asssisted seawater hydrogen evolution, Nat Commun 14, 179 (2023)

DOI: 10.1038/s41467-023-35782-z

https://www.nature.com/articles/s41467-023-35782-z