在传统的光电化学阴极保护(PECCP)系统中，由于光阳极的表界面反应势垒高，表面氧化过程缓慢，导致光激“空穴”堆积。这种堆积导致光激“电子”的寿命缩短，从而影响PECCP系统的金属保护性能。尽管在光阳极池中添加“空穴捕获剂”已被用来缓解“空穴”堆积问题，但这在现实环境中通常是不切实际的，因为“空穴捕获剂”不可能会被添加到水环境中。
不依赖于任何空穴捕获剂，加速光阳极-电解质界面处的氧化过程可以延长光激电子的寿命，从而提高光电化学阴极保护(PECCP)系统的保护效率。然而，精确地系统设计异质结构并用于高效的光阳极仍然具有挑战性。因此，本文介绍了具有准确空间结构的type-ii型异质结构，其中镍铁层状双氢氧化物纳米片被组装到TiO2纳米阵列上，并证明了它们在实现高效PECCP方面的有效性。
镍铁层状双金属氢氧化物纳米片和TiO2纳米阵列之间的界面电子耦合和匹配的能量排布使得光激“空穴”从TiO2纳米阵列快速转移到镍铁层状双金属氢氧化物纳米片上。此外，在TiO2纳米阵列上均匀分布的纳米片使得析氧反应的过电位从370 mV降低到200 mV，Tafel斜率从162 mV·dec-1降低到56 mV·dec-1，从而显著提高了304不锈钢在长时光照下的保护性能，并且展示出有趣的后光照阴极保护。此外，随着测试循环次数的增加，所制备的NiFe LDH@TiO2复合材料在54次循环中阴极保护电位降低到0.15 V。这些发现为未来合理设计光阳极并用于高效绿色金属保护提供了重要的指导。
相关成果以“Heterostructured Grafting of NiFe-Layered Double Hydroxide@TiO2 for Boosting Photoelectrochemical Cathodic Protection”为题发表在国际著名期刊Materials Horizons上，东华大学刘书德研究员、中科院深圳先进院马明副研究员和中山大学邢政副教授为通讯作者，团队成员王智俊为第一作者，博士研究生谢慧参与工作。
文章链接：https://doi.org/10.1039/D3MH02134C