消除CO₂排放对全球变暖的影响，使用清洁能源替代传统的化石燃料是一种有效的方法。将CO₂转化为化学原料的光电化学系统的开发使得人们可以直接利用太阳能，但这些系统的选择性和稳定性目前并不理想。

基于此，美国加州大学伯克利分校杨培东课题组将硅纳米线(Si NW)光电阴极与铜纳米颗粒(Cu NP)进行集合，以驱动高效的光电化学CO₂转化为多碳产物。

在0.1 M KHCO₃中，在100 mW cm^-2的AM 1.5G辐照下测试了该Cu NP/Si NW阵列的PEC性能。结果表明，Cu NP/Si NW集成系统可实现有效的CO₂到C₂H₄的转化，法拉第效率接近25%，在-0.50 V vs. RHE下的部分电流密度高于2.5 mA cm^-2，并且该纳米线光电阴极在1个太阳光照下提供350 mV的光电压。

此外，Cu NPs在偏压下会发生结构变化，在不牺牲底层大表面积Si NW半导体光吸收的情况下具有大的质量负载，因此该系统在连续施加偏压和光照下保持超过50小时的CO₂RR稳定性，这显示了将高活性和稳定的Cu NPs与Si NW阵列相结合的优点。以上结果证明了纳米线/催化剂系统是一个强大的模块化平台，可实现稳定的光电化学CO₂还原以及使用生成的光载体促进对多碳复杂反应的可行性。

Photoelectrochemical CO₂ Reduction toward Multicarbon Products with Silicon Nanowire Photocathodes Interfaced with Copper Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c03702