太阳能驱动的光电催化二氧化碳还原反应（PEC CO₂RR）为缓解全球变暖和化石短缺提供了一条有吸引力的途径。目前研究者们发现分子催化剂负载的硅半导体能够作为光电CO₂还原的阴极材料，并利用不同的修饰策略挑战高转化效率。导电材料的引入可以有效加快硅基半导体与分子催化剂间的电子传输，提升光电极的CO₂还原性能。但是常用的物理涂覆方法易形成过厚的导电层，降低硅对光的吸收率；且物理负载的导电层还容易在运行中连同催化剂一起脱落，降低负极材料的稳定性。

近日，苏州大学彭扬教授、沈明荣教授团队合作报道了利用化学生长的方法在硅半导体上嫁接一层超薄的导电石墨烯膜（~20 nm）。由于共价键的连接，该石墨烯薄膜实现了对硅基底的紧密包覆，有效地增强了硅和还原催化剂之间的光生载流子转移，并提高了电极的稳定性。

利用该策略所构建的Si/rGO-Co光阴极在水系电解液中和1个太阳能照射下，展现出了+0.3 V（vs. RHE）的起始反应电位；并且在得到最佳CO法拉第效率（82.8%）的电位（-0.1 V vs RHE）下，光电流密度达到-2.2 mA cm^-2，保持稳定运行超16小时。

在机理探究中，该团队发现芳香性的石墨烯在与CoTPP催化剂形成π-π堆叠的过程中，可以作为CoTPP的轴向配体与其配位并破坏其D_4h对称性；并且同步还原煅烧可以使整个电极材料上能够形成更多的5-配位Co催化位点，从而进一步提高光电阴极的催化性能。

该工作为光电催化CO₂还原的高效Si基光催化材料的构筑提供了一种新的策略，同时也揭示了利用π-π堆叠负载催化剂时，基底与催化剂的相互作用对催化剂活性的影响。