第一作者：安阳
通讯作者：张侃、闵宇霖
DOI:10.1021/acsami.2c12181
本文通过在TiO2电极不同晶面上负载MnO2助催化剂，构建了不同强度的界面电场，同时通过对界面态调控，抑制了准空穴费米能级的钉扎效应。此举一方面促进了光生电荷在界面处的分离，提升了水分解效率，另一方面降低了随助剂引入的界面态对光电性能的不利影响。
2022年9月，美国化学会旗下ACS Applied Materials & Interfaces杂志在线发表了上海电力大学闵宇霖教授团队在光电催化分解水制氢领域的最新研究成果。该工作报道了异相晶面上沉积助催化剂对光电催化水分解性能的影响。论文第一作者为：安阳，论文共同通讯作者为：张侃、闵宇霖氢气具有能量密度高、来源广泛、产物清洁等优点，被认为是未来主要的绿色能源形式，而光电催化分解水制氢作为最具前景的氢能生产方式之一，受到了广泛关注。但是，目前光电催化过程存在载流子复合严重、表面反应动力学缓慢等问题，限制了其进一步的应用。虽然可以通过负载助催化剂提升材料性能，但其深层机理及普遍适用性却依然存在争议。
本文通过电沉积方法在TiO2光阳极尖端表面负载MnO2纳米片，同时利用XRD、XPS和EDS能谱对材料进行了表征。与侧面负载MnO2相比，尖端负载MnO2的光阳极在1.23 V vs. RHE偏压下将TiO2的水分解性能提高了约2.2倍。通过调查不同样品内部载流子迁移情况，发现MNS/TNR-1的分离效率更大，意味着更多的光生空穴参与到表面水氧化反应中。进一步对能带结构分析可知MnO2与TiO2纳米棒不同晶面结合后，会形成强度不同的界面电场，这会在不同程度上促进异号光生电荷的分离，从而提升水分解产氢的效率。该研究证明了助催化剂的选择及其负载方式对实现光生电荷的有效分离有关键影响，为高效人工光合体系的设计和组装提供了新的思路和方法。闵宇霖，教授，2007年毕业于中国科学技术大学，获理学博士学位，师从俞书宏院士。2010至2011年在韩国浦项工业大学从事博士后研究工作。2015年获批上海市“曙光”计划。主要从事能量转化材料的基础和应用研究，至今共发表包括Adv. Energy. Mater., Adv. Funct. Mater, Appl. Catal. B, ACS Appl. Mater. Interfaces等SCI学术论文80余篇，所发表文章共被引用4000余次。近年来先后主持国家自然科学基金、教育部归国留学人员择优资助计划、省级自然科学重大项目。张侃，南京理工大学教授，江苏省特聘教授。主要从事光电化学能量转换材料与器件的研究。至今共发表包括Nat. Commun., Energy Environ. Sci., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等SCI学术论文90余篇，论文总引用4000余次，H因子38.Yang An, Jingxuan Hao, Cheng Lin et. al. Modulating Co-catalyst/Facet Junction for Enhanced Photoelectrochemical Water Splitting. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 37, 42134-42143.
北京泊菲莱科技有限公司创立于2006年，是集研发、生产、销售、服务于一体的国家级高新技术企业，致力于开发智能化、高精度、高性能的高科技设备企业。泊菲莱科技拥有多种自主知识产权，现已应用于新能源、药物合成、精细化工等各类科研领域，在立足于国内市场的同时，多款产品也远销海外。泊菲莱科技荣获国家级高新技术企业、中关村高新技术企业、2020年北京市第一批“专精特新”企业等称号，企业通过ISO9001质量管理体系认证，符合GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》五星级标准。泊菲莱科技不仅拥有雄厚的研发实力，也一直秉持着“以客户为中心”的服务理念和“创见、实干、卓越”的企业精神，作为科技型高新企业，积极创导高科技智能设备等尖端科技，不断革新，不断挑战，以卓越创新的进取精神，推动自身的不断成长和壮大。产品推荐
本文素材来源：上海电力大学闵宇霖教授课题组