厦门大学Yang Cao课题组--InSe/石墨烯异质结构的原子薄光电阳极

要实现高效的光电化学水分解，需要更好地了解光电极表面附近的离子动力学，例如扩散，吸附和反应。然而，对于宏观的三维电极，通常很难将表面效应对总光电流的贡献与整体中各种因素的贡献区分开。在这里，我们报道了一种由InSe晶体单层制成的光阳极，它被单层石墨烯封装以确保高稳定性。由于InSe具有高迁移率和强抑制电子-空穴对复合的特性，我们在众多的光响应二维材料中选择了InSe。利用原子薄电极，我们获得了密度大于10 mA cm⁻²的1.23 V可逆氢电极的光电流，比其他二维光电流大几个数量级。除了InSe的显著特性外，我们还将其增强的光电流归因于阳极表面附近的氢氧离子和光产生的空穴之间的强耦合。结果，由于存在离子束缚的空穴而抑制了电子-空穴的复合，因此即使在照明停止后也观察到持续的电流。该结果为研究电极表面的离子动力学提供了一个原子薄材料平台，并为开发新一代高效光电极提供了思路。

Fig. 1 用于PEC测量的InSe/Gr阳极。

Fig. 2 氢氧根离子在InSe / Gr表面的吸附。

Fig. 3 InSe/Gr光电阳极中的持久光电流密度。

相关研究成果于2020年由厦门大学Yang Cao课题组，发表在Nature Communication (https://doi.org/10.1038/s41467-020-20341-7)上。原文：Atomically thin photoanode of InSe/graphene heterostructure。