記者近日從內(nèi)蒙古大學(xué)獲悉，該校王蕾研究員帶領(lǐng)的科研團隊在半導(dǎo)體抗光腐蝕研究方面取得新進展，得到國家自然科學(xué)基金等多個項目的認可支持。“鈍化層助力BiVO4抗光腐蝕研究”的相關(guān)成果已于近日在國際化學(xué)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表，將有助于提高太陽能制氫的光電轉(zhuǎn)換效率。
王蕾研究員介紹，新型潔凈能源氫能素來是新能源的研究熱點，光解水制氫是獲得氫能的主要技術(shù)之一，而太陽能制氫轉(zhuǎn)換效率是光解水主要性能指標(biāo)。半導(dǎo)體較低的光吸收率和較高的載流子復(fù)合率是影響轉(zhuǎn)換效率的首要因素，因此，如何提高光電轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)前光電催化研究領(lǐng)域的重中之重。
BiVO4半導(dǎo)體因具有2.4電子伏特的合適帶隙寬度、良好的光吸收性能以及適合的低電位下進行水氧化的導(dǎo)帶位置，成為太陽能光電催化制氫領(lǐng)域的重要材料之一。然而，BiVO4材料的電子與空穴相復(fù)合，嚴(yán)重影響了光生電荷傳輸，使其太陽能光電催化性能低于理論值;同時，也由于光腐蝕，使其無法適用長期光解水反應(yīng)。通常的解決辦法是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)動力學(xué)。
科研團隊通過改善材料制備工藝以及恒電位光極化測試方法，有效提高了BiVO4活性及穩(wěn)定性。研究表明，無表面助催化劑修飾下的BiVO4在間歇性測試下，可以達到100小時的穩(wěn)定性，表現(xiàn)出超強的“自愈”特性。電化學(xué)測試顯示，半導(dǎo)體表界面產(chǎn)生的鈍化層和氧空位協(xié)助作用，有效減小了半導(dǎo)體電子與空穴復(fù)合，提高了表面水氧化動力學(xué)，從而抑制了光腐蝕。(記者張景陽 通訊員胡紅波)
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