苏州大学沈明荣教授团队在ChemSusChem期刊发文重点研究了Mo掺杂NiFe层状双氢氧化物催化剂对Si光阳极光电化学性能的影响，文章深入分析了Mo掺杂所引入的氧空位缺陷和动态表面自我重建对NiFe层状双氢氧化物催化剂析氧反应动力学的作用机制，为高性能光电化学Si光阳极的制备提供一种研究思路。

利用光电化学（PEC）分解水将间歇性的可再生太阳能转换并存储为氢能被认为是解决当前世界范围内环境危机和能源短缺问题最有前途的方法之一。半导体Si具有低成本、窄带隙、储量丰富以及合适的能带结构等优势，成为了极具潜力的PEC光电极材料。但是，Si表面析氧反应动力学缓慢以及总体效率低，设计高性能的PEC Si光阳极仍然充满挑战。为提升Si光阳极的PEC性能，在Si表面集成合适的催化剂是比较流行的研究策略。NiFe层状双氢氧化物（NiFe-LDH）具有二维层状结构和化学组分可调等特点，被认为是高性能、低成本的碱性OER催化剂。但是，导电性差以及活性位点少等缺点，限制了其催化活性的进一步提升。

苏州大学沈明荣教授团队通过简易的电沉积方法，在n+pp+型Si片上集成Mo掺杂的NiFe双层氢氧化物，研究发现：Mo的掺杂不仅能引入氧空位缺陷，同时在PEC OER过程中，Mo溶解会诱发动态的表面自我重建，从而使催化剂表面暴露出更多的氧空位，进一步提高催化性能。文章中还进一步讨论了氧空位从何而来以及其在PEC OER反应过程中的作用。氧空位的存在减少了反应过程中的电荷转移电阻、提高了载流子分离速率，从而加快了析氧反应的速率，解决了NiFe-LDH导电性差和活性位点不足的问题。最终，该Si光阳极取得了5.3%的太阳能-氧气转换效率和130个小时以上的稳定性，这为未来高性能Si光阳极的设计提供了一条新的研究路径。

论文信息：

Integration of Oxygen-Vacancy-Rich NiFe-Layered Double Hydroxide onto Silicon as Photoanodes for Enhanced Photoelectrochemical Water Oxidation

第一作者：陈聪；共同通讯作者：范荣磊博士和沈明荣教授

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc. 202000884

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