g-C3N4纳米片功能化硅纳米线杂化光阴极用于高效可见光诱导光电化学水还原

摘要： 我们报道了采用金属辅助化学刻蚀和简易液相剥离法制备基于硅纳米线@g-C3N4纳米片杂化结构光阴极的研究。生长在硅纳米线表面的g-C3N4纳米片形成杂化异质结光阴极，在可见光照射下展现出增强的光诱导水还原活性，其偏压光电转换效率为4.3%时光电流密度可达22 mA cm?2。与原始Si纳米线相比，由于该杂化光阴极具有更优异的电荷传输性能，在pH≈7条件下进行析氢反应时，阴极光电流起始电位从41 mV正移至420 mV（vs. RHE），短路电流密度Jsc达到0.50 mA cm?2。电化学阻抗谱分析表明：g-C3N4纳米片与硅纳米线形成的界面杂化结能显著提升太阳能水还原活性，这归因于其具备较低的电荷转移电阻及导带中激发电子较长的寿命。该策略为设计低成本稳定的新型杂化异质结光催化水还原光阴极提供了新思路。