这里呈现了一种基于三维（3D）金字塔状石墨烯/p-Si肖特基结的新奇光阴极，显著增强其光捕获效率，是一种有前景的光-电化学产氢催化剂。与空白Si表面相比（即没有引入石墨烯），该3D金字塔状石墨烯/p-Si肖特基结显示出增强的电化学活性，也促进了电荷分离效率。此外，引入固有惰性的石墨烯还大大提高了3D石墨烯/p-Si肖特基光-电化学电池的稳定性。该光阴极的起始电位是0.41 V，饱和光电流密度为-32.5 mA cm-2 （0 V vs. RHE），出色的稳定性，该性能优于先前报道的一些工作（超薄氧化物层涂覆的有纹理的或纳米结构的p-Si光阴极）。

Figure 1. 基于3D金字塔状石墨烯/p-Si肖特基结的PEC电池产生H2的示意图。


Figure 2.（a）典型p-Si金字塔状基底的AFM图，（b）平面的和金字塔状的Si的反射光谱，（c）石墨烯薄膜转移到金字塔状Si基底上示意图，（d）在金字塔状Si基底上的石墨烯SEM图，（e）石墨烯/平面Si和石墨烯/金字塔状Si的Raman谱。


Figure 3.（a）石墨烯/p-Si肖特基结装置的横截面扫描TEM图，（b-d）分别为图（a）中标识的放大图。


Figure 4. （a）平面Si，金字塔Si，石墨烯/金字塔Si光阴极在酸性溶液中的产氢I-V曲线，（b）原始金字塔Si和石墨烯/金字塔Si肖特基结光阴极的标准化饱和电流密度稳定性测试，测试电压为-0.3 V。


Figure 5（a）局部电化学（LEIS）的空间图，（b）Pt纳米颗粒修饰在石墨烯/Si样品上的光沉积示意图，（c）SEM图以及Pt, C, 和 Si元素的俄歇电子漫谱图.


Figure 6.（a）Pt/石墨烯/金字塔Si光阴极的I-V曲线，（b）Pt/原始金字塔Si和Pt/石墨烯/金字塔Si肖特基结光阴极的稳定性测试。

该研究工作由国立台湾大学Chun-Wei Chen课题组于2019年发表在Adv. Energy Mater.期刊上。原文：Creation of 3D Textured Graphene/Si Schottky Junction Photocathode for Enhanced Photo-Electrochemical Efficiency and Stability（https://doi.org/10.1002/aenm.201901022.）