碳化硅纳米线阵列基一体化光电阳极用于高效裂解水制氢

作者：周林林; 杨涛^*; 王恩会; 周国治; 侯新梅

来源：工程科学学报, 2023, 45(07): 1149-1155.

DOI：10.13374/j.issn2095-9389.2022.04.29.003

• 碳化硅
• 阳极氧化
• 纳米线阵列
• 光电催化裂解水
• 制氢

近年来，光电催化裂解水制氢已经发展成为获取氢能最重要的途径之一.然而，半导体材料固有的较低的光吸收效率和较高的载流子复合率成为限制其发展的主要障碍.以N掺杂4H-SiC单晶片为原料，通过阳极氧化法制备了N掺杂4H-SiC纳米线阵列基一体化光电阳极，聚焦于优化阳极析氧反应条件，在光照和外加电场的共同作用下成功实现了高效裂解水制氢.相比于块体，碳化硅纳米线阵列基一体化光电阳极的裂解水制氢性能表现出了显著的提升.以Ag/AgCl电极为参比电极，开启电压从1.224 V降低至-0.021 V,1.4 V电压下的电流密度从2.64 mA·cm-2提升至3.61 mA·cm-2.通过构建具有纳米结构的半导体光电阳极，可以有效提高其光吸收能力并优化其电荷转移路径，从而显著提升光电催化裂解水制氢的效率.

• 单位
  北京科技大学