BiVO4半導(dǎo)體因其具有2.4 eV的合適帶隙寬度,良好的光吸收性能以及適合的低電位下進(jìn)行水氧化的導(dǎo)帶位置,成為太陽(yáng)能光電催化(PEC)制氫領(lǐng)域的重要材料之一。然而,BiVO4材料的表面和體相復(fù)合,嚴(yán)重影響了光生電荷傳輸,使其受限PEC性能低于理論值;同時(shí),也影響了光腐蝕,使其無(wú)法適用長(zhǎng)期光解水反應(yīng)。通常采用表面助催化劑修飾,提高半導(dǎo)體電荷分離效率,抑制電荷二次復(fù)合,加速表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。王蕾研究員課題組首次報(bào)道了通過(guò)改善材料制備工藝以及恒電位光極化測(cè)試方法,有效提高了BiVO4活性及穩(wěn)定性。無(wú)助催化劑修飾下的BiVO4在1.23 VRHE電壓下獲得4.60 mA cm-2的光電流。更為顯著的是,半導(dǎo)體在間歇性測(cè)試下可以達(dá)到100小時(shí)的穩(wěn)定性,表現(xiàn)出超強(qiáng)的“自愈”特性。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,半導(dǎo)體表界面產(chǎn)生的氧空位和鈍化層協(xié)助作用有效減小了半導(dǎo)體電子-空穴復(fù)合,提高表面水氧化動(dòng)力學(xué),進(jìn)一步抑制光腐蝕。
以上工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金(51802320, 21965024)和內(nèi)蒙古大學(xué)人才啟動(dòng)基金(21300-5195102)等項(xiàng)目的支持。該工作是繼今年1月首次發(fā)表論文后,課題組工作再次登上該期刊。
通訊作者簡(jiǎn)介:王蕾,“駿馬計(jì)劃”B1崗研究員,2010年畢業(yè)于北京科技大學(xué),獲得材料學(xué)博士學(xué)位。2007-2010年日本物質(zhì)材料研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士。2010-2016年先后在加拿大西安大略大學(xué),德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)開(kāi)展博士后研究工作。2016-2018年在中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所工作,2018年12月至今在內(nèi)蒙古大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院獨(dú)立開(kāi)展工作,入選自治區(qū)“草原英才”工程及自治區(qū)杰出青年培育計(jì)劃。研究團(tuán)隊(duì)自2019年1月成立,已發(fā)表內(nèi)蒙古大學(xué)第一單位SCI一區(qū)論文8篇,包括Angew. Chem. Int. Ed.(2篇), ACS Catal., J. Mater. Chem. A (4篇)和ACS Appl. Mater. Interface。
課題組主頁(yè):https://www.x-mol.com/groups/imu_wanglei
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202010908
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