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

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1038/s41598-025-30589-y
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.