近日，我院范荣磊副研究员（共同通讯作者）、沈明荣教授（共同通讯作者）与能源学院魏之鹤博士（共同通讯作者）等合作者在构建光电化学Si光阴极用于高活性和高选择性的CO2还原方面取得了创新性成果。相关工作的共同第一作者为2022级硕士研究生幸瑨奇和博士研究生沈君霞，以苏州大学星空网页版为第一单位，以“Dual Effect of Tuning the TiO2 Passive Layer Oxygen Vacancies of the Si Photocathode with Bi Nano-catalyst for Enhanced Photoelectrochemical CO2 Reduction to HCOOH”为题发表在Small上。
光电化学（PEC）二氧化碳（CO2）还原制备高附加值燃料是存储太阳能和实现碳中和的创新性策略之一，其核心是起CO2还原作用的半导体光阴极。半导体硅（Si），具有接近理想的能带结构、优异的电荷载流子传输性质和较低的制备成本等优势，是一种极具吸引力的光阴极材料。但是，合理地设计Si光阴极以获得高活性和高选择性的甲酸（HCOOH）等目标产物，仍然是一个巨大挑战。
该研究针对Si光阴极界面设计面临的瓶颈问题，提出一种在Si光电阴极表面构造富氧空位TiO2中间层的界面工程设计，具有提高层间电荷转移效率和促进形成分布均匀、松散堆积的高活性海绵状Bi纳米颗粒的双重作用。结合光电化学和原位光谱分析表明，这种创新的海绵状Bi纳米颗粒结构实现了高密度的催化活性位点和优化的反应路径，使CO2转化为甲酸的法拉第效率达到82.7%，并具有优异的稳定性。
