DOI: 10.3390/polym13193341

虽然CuBi2O4基光电阴极已成为光电化学水分解的理想候选材料，但由于电荷载流子传输不良、电子-空穴分离差以及电解质自光电腐蚀引起的不稳定性，其与理论值仍相差甚远。建立合成方法来生产具有足够助催化剂位点的CuBi2O4光电阴极对于水分解非常有益。本研究通过静电纺丝和电沉积工艺制备了具有均匀覆盖率和高表面积的富铂多孔CuBi2O4纳米纤维（CuBi2O4/Pt）作为光电阴极，用于分解水。所制备的光电阴极材料由CuBi2O4纳米纤维阵列组成，具有独立的多孔结构，Pt纳米颗粒牢固地嵌入在粗糙表面上。高度多孔的纳米纤维结构使助催化剂（Pt）在CuBi2O4表面更好地排列，从而有效抑制电解质界面处的电子-空穴复合。所制备的CuBi2O4纳米纤维为四方晶体结构，其带隙为1.8eV。Pt的自支撑多孔结构和电催化活性可有效促进电子-空穴对的分离，从而获得较高的光电流密度（在0.6V（vs.RHE）下为0.21mA/cm2）和入射光子-电流转换效率（IPCE）,380nm处为4%）。这项工作展示了将大量Pt纳米粒子与CuBi2O4纳米纤维结合的新观点，并证实了助催化剂对未来太阳能水分解的协同效应。

图1.CuBi2O4/Pt纳米纤维的制备过程示意图。

图2.CuBi2O4纳米纤维的（a,b）SEM图像和（c,d）TEM图像；（e）沉积Pt后的元素映射。

图3.XRD图谱（a）；XPS光谱（b）；（c）Bi4f，（d）Cu2p，（e）O1s的高分辨率XPS光谱。

图4.CuBi2O4纳米纤维的紫外可见吸收光谱（a）和N2吸附-解吸等温线（b）。

图5.（a）斩波光电流与电压曲线；（b）光电流与电压（J-V）曲线；（c）IPCE光谱（蓝线和红线代表沉积Pt之前和之后）。

图6.（a）0.6V（vs.RHE）下的斩波光电流与时间曲线；（b）在AM1.5下以甲醇作为牺牲试剂的H2演化的时间进程（蓝线和红线代表沉积Pt之前和之后）。

图7.电子-空穴对的传输过程。