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近日，湖北工業大學馬新國、程正旺教授課題組聯合陜西師范大學潘明虎教授、江漢大學劉繼延教授、文達大學Fhulufhelo Nemangwele等，在光電催化分解水制氫材料研究中取得重要進展，相關成果以“Synergistic Effect of Topological Semimetal TiSi and Plasmonic Cu for Enhanced Photoelectrocatalytic Water Splitting of TiO2 Nanorod Array"為題發表在國際知*期刊《Inorganic Chemistry》上。今天小卓為大家分享該研究成果，希望對您的科學研究或工業應用帶來一些靈感和啟發。
開發高效、穩定的光電催化材料是實現太陽能驅動水分解制氫的關鍵。湖北工業大學等單位的研究團隊結合磁控濺射與真空熱蒸發技術，在TiO2納米棒陣列上依次沉積拓撲半金屬TiSi薄膜與等離子體Cu納米顆粒，構建出TiO2/TiSi/Cu復合光陽極。該結構充分利用TiSi的拓撲線性能帶結構作為電子的高速傳輸通道，協同 Cu的表面等離子體共振（SPR）效應，共同增強光吸收、促進載流子分離與傳輸、延長載流子壽命，進而顯著提升可見光驅動下的光電催化分解水性能。在>420 nm可見光照射下，TiO2/TiSi/Cu光陽極的光電流密度達到純TiO2的17.84倍，并表現出優異的循環穩定性。這些結果不僅為TiO2基光陽極的性能優化提供了新思路，也為拓撲材料在能源催化領域的應用拓展了新的方向。
Figure 1. TiO2/TiSi/Cu光陽極的制備方法、晶相和界面.
Figure 2. TiO2, TiO2/TiSi和TiO2/TiSi/Cu納米柱陣列的表界面形貌和納米柱尺寸分布.
Figure 3. 吸光特性、光電流與阻抗.
Figure 4. 穩態與瞬態熒光譜.
Figure 5. 可見光條件下的產氫性能與循環穩定性.
Figure 6. 接觸前后的能級位置和載流子傳輸機制.
配置推薦
本文中TiO2/TiSi發光測試使用卓立漢光公司的OmniFluo990穩態瞬態熒光光譜儀完成。OmniFluo990為模塊化搭建結構，通過搭配不同的光源、檢測器和各類附件，為紫外/可見/近紅外發光測試提供綜合解決方案，也為光電催化分解水制氫催化劑的研發提供有利工具。
作者簡歷
程正旺，男，湖北工業大學副教授，博士，碩士生導師，湖北省科學技術廳入庫專家、高新技術企業評審專家。致力于芯片設計、低維材料與器件、薄膜生長、表面物化等方面的研究，在新型異質結構筑、晶圓級均勻電子薄膜制備、壓電/光電/鐵電性能提升、新型電路架構等方面取得系列原創性成果。主持和參與國家自然科學基金、湖北省重點研發計劃等10余項。主持的企業委托項目涉及射頻濾波器、載板改性和封裝機理等。在Nature Communications、Nano Letters、Ceramics International等國際高水平期刊發表SCI論文60余篇，擔任十余個學術期刊編委或審稿人。湖北省高*芯片創新發展研究會、湖北省量子信息科學學會、中國化學會、中國材料研究學會等多個學會會員。獲湖北省自然科學二等獎（2024年）、科創中國·湖北科技經濟融合優秀項目二等獎（2024年）、首屆企校協同創新大賽半導體領域專項賽二等獎（2023年）。
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