Cu₂O晶面优化电催化剂

等离子增强析氢

原位生长的Cu枝晶通过热电子注入显著提升(111)晶面Cu₂O的析氢活性，光照下起始电位正移52 mV。

Zhang, Hao · Diao, Jiefeng · Liu, Yonghui · Bryan K. Y., Ng · Ding, Zhiyuan · Guo, Zhenyu · 李焕新 · 贾俊 · 于畅 · Xie, Fang · Henkelman, Graeme A. · Titirici, Magdalena Madgalena · Robertson, John · Nellist, Peter D.L. · 段春迎 · Guo, Yuzheng · Jason Riley, D. · 邱介山

Advanced Materials 2023

参数信息

起始电位正移

52 mV

光生电子转移时间

27 fs

电子弛豫时间

170 fs

技术优势

光照下活性大幅提升

Cu枝晶的热电子注入增加Cu₂O表面电荷密度，使催化剂能级更接近H⁺/H₂，从而增强HER电催化活性。

晶面工程优化性能

(111)晶面暴露的八面体Cu₂O具有最低的Heyrovsky步骤能垒，因而析氢性能最佳。

原位重构提升活性

HER过程中Cu₂O被还原并在表面生长Cu枝晶，界面电荷转移增加表面电子浓度，使反应后样品活性优于原始样品。

应用场景

• 电催化析氢：提供高活性、可光照增强的非贵金属析氢电催化剂。
• 光电化学制氢：利用等离子体热电子注入提升光电化学析氢效率。
• 等离子体催化：展示原位生成的Cu枝晶作为等离子体增强催化组分的作用。
• 光催化水分解：为光催化水分解提供一种基于Cu₂O/Cu界面的策略。