Nature Commun：聚乙烯亚胺-TiO2复合材料改善光阳极水氧化稳定性

Nature Commun：聚乙烯亚胺-TiO2复合材料改善光阳极水氧化稳定性

导电和耐腐蚀的保护层是改善光电化学分解水过程中光吸收材料持久性的关键策略。对于高性能的Si、GaAs、GaP等光阳极，使用原子层沉积技术修饰无定形TiO2保护层有助于TiO2的缺陷能带对空穴（hole）导电。但是，无定形TiO2包覆到容易制备价格便宜的金属氧化物光电极表面上，没有产生电荷转移。           

有鉴于此，苏黎世大学S. David Tilley、蔚山科学技术院（UNIST）Jungki Ryu等报道聚乙烯亚胺/TiO2复合层包覆在BiVO4和Fe2O3表面，能够实现空穴传输，因此能够拓展大量存在的水氧化材料。           

本文要点1）在光吸收材料和聚乙烯亚胺/TiO2的界面，较薄的聚乙烯亚胺层能够作为空穴选择性界面，改善光阳极器件的光电性能。这种聚乙烯亚胺/TiO2复合层修饰的光阳极在太阳能水氧化催化反应表现了**的稳定性。         

2）虽然人们研究发现，聚乙烯亚胺涂层会降低半导体材料的功函，但是这项研究通过原子层沉积策略处理导致聚乙烯亚胺能够与TiO2反应产生缺陷化PEI/TiO2层，可以透过空穴并且阻碍电子。BiVO4/PEI/TiO2光阳极的启动电压为0.28V vs RHE，在1.23V的光电流达到2.03mA cm-2，在pH8电解液能够稳定400 h光催化氧化。     

参考文献Bae, S., Moehl, T., Service, E. et al. A hole-selective hybrid TiO2 layer for stable and low-cost photoanodes in solar water oxidation. Nat Commun 15, 9439 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-53754-9

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53754-9