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经CdCl2退火处理的CdTe光阴极增强光电解水氧化性能

DOI：10.1002/anie.202000688 期刊：Angewandte Chemie International Edition 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： CdTe可吸收波长达830纳米的太阳光，具有促进高效光电化学（PEC）水分解的潜力。然而，大多数CdTe光阴极和CdTe光阳极分别表现出水氧化和还原的正向与负向光电流起始电位，因此无法在无外加偏压条件下驱动PEC水分解。本工作通过结合CdCl?退火处理与表面改性，提升了具有内建p-n结的CdTe光阳极在PEC水氧化中的活性。所得CdTe光阳极在模拟太阳光（AM 1.5G）下，于0.6和1.2 VRHE电位分别产生1.8和5.4 mA cm?2的光电流，光阳极电流起始电位低至0.22 VRHE。CdCl?退火增大了该材料的晶粒尺寸并降低了晶界密度，从而实现更高效的电荷分离。由此构建的由CdTe基光阳极与光阴极组成的双电极串联PEC电池，在反应初始阶段无需任何外偏压即可实现水分解，其太阳能-氢能转换效率达0.51%。
作者： Jin Su，Takashi Hisatomi，Tsutomu Minegishi，Kazunari Domen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过采用CdCl2退火处理并结合表面改性来增强CdTe光阴极的光电化学（PEC）水氧化活性，从而实现无需外加偏压的高效水分解。

研究成果

CdCl2退火处理通过增大晶粒尺寸和降低晶界密度，显著提升了CdTe光阳极的光电化学水氧化活性，从而实现更高效的电荷分离。经处理的阳极获得了高光电流密度和负向起始电位，可在无外偏压条件下实现全水分解。未来改进可聚焦于提升表面修饰材料品质及采用更稳定的析氢催化剂。

研究不足

CdTe光阳极在长时间内的稳定性不足，光电流逐渐下降。TiO2?；げ憧赡芪赐耆哺荂dTe光阳极表面，导致电位偏移并限制了光电流。

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