通過將太陽能轉換為化學能，光電化學（PEC）的水分解法是生產清潔氫的一種非常有吸引力的方法。但是，它們的性能受到極差的電荷載流子分離和運輸的限制。在這項工作中，TiO
2/CuS異質結構納米線陣列光陽極是通過用連續的離子層吸附和反應（SILAR）方法裝飾在導電基底上生長TiO
2納米線陣列上的CuS納米團簇而制備的。結果表明，重復進行SILAR程序，CuS含量增加。裝入CuS納米團簇后，TiO
2納米線陣列光電陽極的PEC性能得到增強，并且TiO
2/CuS-5（即重復SILAR過程重復5次）樣品顯示出最高的光電流密度。PEC活性的提高歸因于增加的光吸收和有效的電荷分離，以及在TiO
2納米線陣列上具有最佳的CuS覆蓋率。重要的是，進一步的分析顯示，在PEC過程中，部分CuS還原為Cu
2S，表明CuS納米團簇主要充當轉移光生電子的助催化劑。
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Figure 1. 在FTO襯底上生長的TiO
2/CuS納米線陣列異質結構的制備過程。
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Figure 2. （a）在FTO襯底上生長的TiO
2/CuS-x（x = 0、2、5、10和80）納米線陣列異質結構的XRD圖譜；（b）部分放大的XRD圖案。
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Figure 3. （a）TiO
2、（b）TiO
2/CuS-2、（c）TiO
2/CuS-5和（d）TiO
2/CuS-10納米線陣列異質結構的SEM圖像；（e）取自TiO
2/CuS-10樣品的EDS曲線。
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Figure 4. （a）TiO
2/CuS-5的HRTEM圖像（插圖顯示了SAED模式）；（b）TiO
2納米線和（c）CuS納米團簇的HRTEM放大圖。
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Figure 5. （a）在黑暗中和（b）在AM 1.5G光照下獲得的不同光陽極的線性掃描伏安曲線；（c）在0 V時相對于Ag/AgCl的瞬態光電流響應（插圖顯示了SILAR循環時間與光電流密度的關系圖），以及（d）不同光陽極的開路電壓曲線；（e）TiO
2和TiO
2/CuS-5的奈奎斯特圖；（f）在AM 1.5G光照下TiO
2/CuS-5的穩定性測試（零偏壓）。
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Figure 6. TiO
2/CuS異質結光電陽極的（a）PEC反應機理和（b）能帶結構圖的示意圖。
相關研究成果于2019年由北京科技大學Boping Zhang課題組，發表在Applied Surface Science（2019，463，829–837）上。原文：TiO
2/CuS heterostructure nanowire array photoanodes toward water oxidation: The role of CuS。
