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消除CO2排放對全球變暖的影響，使用清潔能源替代傳統的化石燃料是一種有效的方法。將CO2轉化為化學原料的光電化學系統的開發使得人們可以直接利用太陽能，但這些系統的選擇性和穩定性目前並不理想。
基於此，美國加州大學伯克利分校楊培東課題組將硅納米線(Si NW)光電陰極與銅納米顆粒(Cu NP)進行集合，以驅動高效的光電化學CO2轉化為多碳產物。
在0.1 M KHCO3中，在100 mW cm-2的AM 1.5G輻照下測試了該Cu NP/Si NW陣列的PEC性能。結果表明，Cu NP/Si NW集成系統可實現有效的CO2到C2H4的轉化，法拉第效率接近25%，在-0.50 V vs. RHE下的部分電流密度高於2.5 mA cm-2，並且該納米線光電陰極在1個太陽光照下提供350 mV的光電壓。
此外，Cu NPs在偏壓下會發生結構變化，在不犧牲底層大表面積Si NW半導體光吸收的情況下具有大的質量負載，因此該系統在連續施加偏壓和光照下保持超過50小時的CO2RR穩定性，這顯示了將高活性和穩定的Cu NPs與Si NW陣列相結合的優點。以上結果證明了納米線/催化劑系統是一個強大的模塊化平台，可實現穩定的光電化學CO2還原以及使用生成的光載體促進對多碳複雜反應的可行性。
Photoelectrochemical CO2 Reduction toward Multicarbon Products with Silicon Nanowire Photocathodes Interfaced with Copper Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c03702
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