Hybrid island-and-sea approach for corrosion protection of Si photocathode in neutral-pH water splitting

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1038/s41598-025-30589-y
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a promising way for converting solar energy into green hydrogen, yet the long-term stability of the studied photoelectrodes remains a main challenge. Therefore, corrosion protection of photocathode and photoanode materials has attracted attention. Here, we demonstrate a simple yet effective "island-and-sea" strategy to enhance the stability of silicon-based photocathodes in neutral media water splitting. Platinum nanoparticles ("islands") deposited on Si facilitate efficient charge transfer, whereas the remaining surface is passivated with a hydrophobic 1-octadecyl (OD) self-assembled monolayer ("sea") that acts as a corrosion-resistant barrier. This organic-protective layer allows stable PEC operation without altering the semiconductor's band structure and complex fabrication steps. The Si/Pt + OD structure maintains a stable photocurrent over 6 h, compared to a 50% decline after 3 h of operation for the unprotected Si/Pt photocathode. Since neutral electrolytes like seawater are readily available and inexpensive natural resources on the planet, the "island-and-sea" approach applicable for stable operation at neutral pH becomes crucial for real-world applications.