研究目的
研究晶圆级硅纳米锥阵列负载金属纳米颗粒（金和铜）在光电化学二氧化碳还原为合成气中的有效性，并将其性能与平面硅电极进行比较。
研究成果
与平面硅相比，带有金属纳米颗粒（金和铜）的硅纳米锥阵列能显著增强光电化学二氧化碳还原为合成气（氢气和一氧化碳）的效果，这得益于其改善的光吸收、电荷传输和表面积。该研究实现了2:1的理想氢气/一氧化碳比例，适用于费托合成过程。这项工作为设计用于太阳能到化学能转换的纳米结构光电催化材料提供了思路。
研究不足
Au/Cu纳米锥硅的总法拉第效率低于50%，且由于技术限制，液体产物（如甲醇）难以分离和鉴定。铜纳米颗粒易氧化，降低了其烃类产物的生成效率。该研究未充分探究合成气之外的复杂产物形成情况。
1：实验设计与方法选择：
研究采用电子束绘制技术制备硅纳米锥阵列，并通过电化学沉积（E.D.）和光沉积（P.D.）方法沉积金属纳米颗粒（金和铜）。在三电极电池中进行光电化学（PEC）测量以评估二氧化碳还原性能。
2：样品选择与数据来源：
使用单晶方向为<100>、电导率为10 Ω?cm?1的p型硅晶片。金属纳米颗粒从HAuCl??H?O和CuSO??H?O溶液中沉积。气态产物（氢气、一氧化碳、甲烷）通过气相色谱分析。
3：0>、电导率为10 Ω?cm?1的p型硅晶片。金属纳米颗粒从HAuCl??H?O和CuSO??H?O溶液中沉积。气态产物（氢气、一氧化碳、甲烷）通过气相色谱分析。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括用于电子束绘制的ELS-7500EX（Elionix公司）、用于铬沉积的UEP-3000-2C（ULVAC公司）、场发射扫描电子显微镜（JEOL 6701F）、透射电子显微镜（FEI Tecnai G2 F30）、紫外可见分光光度计（UV-2500，岛津）、X射线光电子能谱仪（Escalab Mark II）、电化学工作站（ALS/CH型号660A）、气相色谱仪（GC-8A和GC-14B，岛津）以及300W氙灯。材料包括ZEP-520 A、Espacer 300Z、HAuCl??H?O、CuSO??H?O、碳酸氢钾、Nafion 117膜和超纯Millipore水。
4：0）、紫外可见分光光度计（UV-2500，岛津）、X射线光电子能谱仪（Escalab Mark II）、电化学工作站（ALS/CH型号660A）、气相色谱仪（GC-8A和GC-14B，岛津）以及300W氙灯。材料包括ZEP-520 A、Espacer 300Z、HAuCl??H?O、CuSO??H?O、碳酸氢钾、Nafion 117膜和超纯Millipore水。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：通过抗蚀剂涂覆、电子束绘制、显影、铬沉积和剥离制备硅纳米锥阵列。金属纳米颗粒通过E.D.或P.D.沉积。在氙灯照射下，于二氧化碳饱和的0.5 M碳酸氢钾电解液中进行PEC测量，并通过气相色谱分析产物。
5：5 M碳酸氢钾电解液中进行PEC测量，并通过气相色谱分析产物。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：根据氢气和一氧化碳生成的电荷量计算法拉第效率。分析光电流-电位曲线，并利用气相色谱数据量化产物分布。
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