用户速递 | 湖工大马新国/程正旺团队：拓扑半金属TiSi与等离子体Cu协同增强TiO2光电催化分解水性能

开发高效、稳定的光电催化材料是实现太阳能驱动水分解制氢的关键。湖北工业大学等单位的研究团队结合磁控溅射与真空热蒸发技术，在TiO₂纳米棒阵列上依次沉积拓扑半金属TiSi薄膜与等离子体Cu纳米颗粒，构建出TiO₂/TiSi/Cu复合光阳极。该结构充分利用TiSi的拓扑线性能带结构作为电子的高速传输通道，协同 Cu的表面等离子体共振（SPR）效应，共同增强光吸收、促进载流子分离与传输、延长载流子寿命，进而显著提升可见光驱动下的光电催化分解水性能。在>420 nm可见光照射下，TiO₂/TiSi/Cu光阳极的光电流密度达到纯TiO₂的17.84倍，并表现出优异的循环稳定性。这些结果不仅为TiO₂基光阳极的性能优化提供了新思路，也为拓扑材料在能源催化领域的应用拓展了新的方向。

Figure 1. TiO₂/TiSi/Cu光阳极的制备方法、晶相和界面.

Figure 2. TiO₂, TiO₂/TiSi和TiO₂/TiSi/Cu纳米柱阵列的表界面形貌和纳米柱尺寸分布.

Figure 3. 吸光特性、光电流与阻抗.

Figure 4. 稳态与瞬态荧光谱.

Figure 5. 可见光条件下的产氢性能与循环稳定性.

Figure 6. 接触前后的能级位置和载流子传输机制.

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https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c00103