利用 Bi2Te3 拓扑表面态加速析氢反应
化学物理
2019-09-27 v2
摘要
近年来，开发高效且耐久的非贵金属电催化剂用于析氢反应（HER）已引起越来越多的关注。拓扑绝缘体（TIs）奇特而稳健的金属性表面态在理论上被预测可增强覆盖催化剂的表面催化活性，但此前从未有将 TIs 直接用作电催化剂的实验证据报道。本工作中，我们利用分子束外延方法制备了不同厚度的 Bi2Te3 TI 薄膜，并发现这些薄膜在 HER 中表现出高电催化活性。48 nm 的 Bi2Te3 薄膜性能最佳，这归因于原子力显微镜成像所揭示的三角畴螺旋生长模式所带来的最大活性面积。重要的是，我们的理论计算表明，虽然纯 Bi2Te3 并非良好的电催化剂，但具有部分氧化表面或 Te 空位的 Bi2Te3 薄膜具有高 HER 活性。Bi2Te3 薄膜上相应表面氧化物的存在由我们的 X 射线光电子能谱数据所支持。特别地，我们证明拓扑表面态在提升 HER 性能中起着关键作用。我们的研究为设计高性价比电催化剂提供了新方向。
引用
@article{arxiv.1807.09957,
title = {Expediting hydrogen evolution through topological surface states on Bi2Te3},
author = {Qing Qu and Bin Liu and Jing Liang and Ding Pan and Iam Keong Sou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.09957},
year = {2019}
}
备注
46 pages. 16 figures, 4 tables