电化学调控的ITO@TiO2双核壳纳米线负载CdS@CdSe纳米颗粒用于增强光电化学产氢

摘要： 在此，我们报道了一种由CdS@CdSe核壳纳米颗粒（NPs）和一维结构掺锡氧化铟（ITO）@TiO2核壳纳米线（ITO@TiO2@CdS@CdSe）组成的新型双异质结构光阳极，用于高效光电化学（PEC）制氢。通过在ITO@TiO2核壳纳米线上连续电化学沉积实现的精细调控分级核壳CdS@CdSe敏化，对PEC响应具有可见光利用与高效电荷传输的协同效应。这种合理设计的双核壳异质结构实现了沿对齐能带边缘的级联电荷迁移，并通过ITO@TiO2@CdS@CdSe分级异质结构实现快速电荷提取，从而缓解了关键的电荷累积问题。结果表明，该双异质结构光阳极在1.23 V（vs.可逆氢电极RHE）下展现出20.11 mA/cm2的最大光电流密度，并在扩展吸收光谱范围内显著提升了入射光子-电流转换效率（IPCE）。时间分辨光致发光（TRPL）表征表明，ITO@TiO2@CdS@CdSe中实现的多能带级联电荷迁移可使电荷分离效率提升8倍。这种通过电化学沉积构建双异质结结构光电极的合理设计，为改良传统存在太阳能转换停滞和PEC制氢效率低下问题的光捕获光电极提供了示范。