BiZnx/Si光电阴极的制备及其CO2还原性能研究

作者：李成金; 薛怡; 周晓霞^*; 陈航榕

来源：无机材料学报, 2022, 37(10): 1093-1107.

• CO2还原
• HCOOH
• 光电极
• BiZnx

将CO2转化为高附加值的化学品是实现碳循环,缓解能源危机和环境问题的有效途径之一。金属与半导体复合电极,利用光电耦合技术为CO2转化提供了一种新思路。本研究通过电沉积的方法在碱刻蚀处理后的Si片上制备了双金属Bi、Zn共修饰的Si基光电阴极(Bi Znx/Si),用于CO2的光电催化还原。研究表明,引入金属Bi和Zn能够改善光的吸收性能,降低电化学阻抗,提高电化学活性比表面积(ECSA)。其中,Bi Zn2/Si最优的光电极电化学比表面积可达0.15 m F·cm–2。除此之外,研究发现双金属共同作用有助于增强电极对中间体*OCHO的吸附作用,在–0.8 V(vs.RHE)电势下,最优的光电阴极Bi Zn2/Si生成HCOOH的法拉第效率高达96.1%。更重要的是,光电阴极Bi Zn2/Si的光电流强度在10 h内维持–13 m A·cm–2,表现出良好的性能稳定性。

• 单位
  上海理工大学; 中国科学院上海硅酸盐研究所