СТРУКТУРА И ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДНОГО КАТОДА С НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫМ ТОНКОПЛЕНОЧНЫМ ПОКРЫТИЕМ MOSX/WS2/WSE2 ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА

Разработка и применение многослойных полупроводниковых каталитических наноструктур на основе халькогенидов переходных металлов (ХПМ), обладающих заданной энергетической зонной структурой, представляет собой перспективное направление в водородной отрасли. Электрические поля в контактной области гетеропереходов способствуют разделению и ускоренному переносу неравновесных свето-индуцированных носителей в объеме фотоактивного материала нанокатализаторов. В работе исследована наноструктура и фотокаталитические свойства двухступенчатых гетероструктур MoS₂/WS₂/WSe₂, полученных методом импульсного лазерного осаждения. Достигнуто существенное увеличение фототока в гетероструктуре по сравнению с фотокатодами на основе отдельных пленок, входящих в состав гетероструктуры. Применение высоко информативных методов анализа (просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения, Рамановская спектроскопия), а также квантово-химические расчеты методом функционала плотности позволили выявить факторы, способные оказывать важное влияние на функциональные характеристики созданной гетероструктуры.

1. Grigoriev S.N., Fominski V.Yu., Romanov R.I., Volosova M.A., Shelyakov A.V. // Thin Solid Films. 2015. V. 592. P. 175–182. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2015.09.024

2. Taberna P.L., Barros Barbosa J., Balocchi A., Gerber I., Urita K., Barnabé A., Marie X., Chane-Ching J.Y. // J. Chem. Engin. 2021. V. 424. P. 130433. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130433

3. Yu X., Prevot M.S., Guijarro N., Sivula K. // Nature Commun. 2015. V. 6. P. 7596. https://doi.org/10.1038/ncomms8596

4. Nevolin V.N., Rubinkovskaya O.V., Fominski D.V., Romanov R.I., Fominski V.Yu. // Inorg. Mater.: Appl. Res. 2024. V. 15 (2). P. 251–258. https://doi.org/10.1134/S2075113324020345

5. Bonomo M., Dini D. // Energies. 2016. V. 9. P. 373. https://doi.org/10.3390/en9050373

6. Fominski V., Fominski D., Demin M., Romanov R., Goikhman A. // Nanomaterials. 2023. V. 13. P. 1122. https://doi.org/10.3390/nano1306112

7. Zhang Y., Liu X., Wang Z., Li H., Chen J. // J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. P. 6957–6983. https://doi.org/10.1039/D0TA00556H

8. Lin L., Xing S., Huo J., Zou G., Sheng X., Liu L., Zhou Y.N. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11 (9). P. 9326–9332. https://doi.org/10.1021/acsami.8b20860

9. Scott G.I., Lionti K., Volksen W., Magbitang T.P., Matsuda Y., Dauskardt H.R., Dubois G. // Nature Mater. 2016. V. 15. P. 294–298. https://doi.org/10.1038/nmat4475

10. Kinz-Thompson C.D., Palma M., Pulukkunat D.K., Chenet D., Hone J., Wind S.J., Gonzalez R.L. // ACS Nano. 2013. V. 7 (9). P. 8158–8166. https://doi.org/10.1021/nn403447s

11. Aralekallu S., Lokesh K.S., Singh V. // Fuel. 2024. V. 357. P. 129753. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129753