TiSi/Cu复合TiO₂纳米棒光阳极

拓扑半金属与等离激元协同增效

通过拓扑半金属TiSi薄膜和等离激元Cu纳米颗粒的协同作用，显著提升TiO₂纳米棒阵列在可见光区的光电催化水分解性能。

程正旺 · Cao, Yuan · Yuan, Gang · 刘继延 · 吕辉 · Peng, Zhuo · 韩长存 · Wang, Mei · Nemangwele, Fhulufhelo · 马新国 · 潘明虎

Inorganic Chemistry 2025

具体参数

光电流密度

{'zh': '4.46', 'en': '4.46'} mA cm⁻²

载流子寿命

{'zh': '31.13', 'en': '31.13'} ns

平均产氢速率

{'zh': '8.12', 'en': '8.12'} μmol cm⁻² h⁻¹

技术优势

可见光电流提升近18倍

拓扑半金属TiSi的高载流子迁移率和宽波长吸收，配合Cu的表面等离激元共振效应，大幅增强可见光吸收与电荷分离。

载流子寿命显著延长

TiSi和Cu形成的异质界面有效促进电荷转移、抑制复合，使载流子寿命从25.04 ns延长至31.13 ns。

稳定的循环产氢

光阳极在长周期循环下保持稳定，平均产氢速率达8.12 μmol cm⁻² h⁻¹，适用于持续运行。

应用场景

• 光电催化水分解：作为高效光阳极，直接利用可见光将水分解为氢气，替代传统电催化产氢的电力消耗。
• 析氢反应：在PEC池中配对阴极，实现高速率、稳定的析氢，提升整个池的能量转换效率。
• 人工光合作用：模拟自然光合作用的光捕获与电荷分离，用非贵金属材料实现光驱动燃料合成。
• 催化材料：利用拓扑半金属和等离激元的协同设计，为开发新型高效复合催化材料提供策略。