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BiVO4的敏化效应及TiO2/BiVO4异质结中可见光诱导产生的强还原电子
摘要： BiVO4是一种高效且稳定的可见光活性光阳极材料。然而由于其导带位置低于H2还原电位，无法实现完全水分解反应。另一方面，具有较宽带隙的TiO2因其导带能量为负值，能够光催化分解水。为验证BiVO4敏化TiO2的可能性，并评估所得复合材料在可见光下光催化水分解的应用潜力，我们制备了TiO2/BiVO4异质结电极并进行了光电化学表征。通过研究电子受体探针甲基紫精（其还原电位接近质子）的可见光催化还原反应，评估了光活性材料的还原能力。在TiO2/BiVO4异质结中出现了明显反常的电子从光激发BiVO4向TiO2导带的转移现象，从而实现了TiO2敏化并产生高还原性电子——这种效应似乎得益于异质结处的能带排列。
关键词： 甲基紫精还原、光（电）催化、二氧化钛、钒酸铋、异质结、可见光敏化
更新于2025-09-10 09:29:36
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多孔BiVO4上负载磷化钴纳米片增强光电化学水氧化
摘要： 通过富钴催化剂对半导体表面进行改性是提升光电化学（PEC）水氧化动力学及光生电子-空穴迁移的有效策略。本研究采用水热法将磷化钴（CoP）纳米片集成于纳米多孔钒酸铋（BiVO4）电极上。CoP的引入显著提升了光阳极的PEC性能——在100 mW cm-2模拟光照下，1.23 V（vs RHE）处的光电流达4.0 mA cm-2，较裸BiVO4提升三倍。BiVO4+CoP光阳极展现出优异的水氧化起始活性，起始电位阴极偏移超过220 mV，优于典型Co3O4和Co-Pi助催化剂修饰的BiVO4光阳极。系统研究表明，CoP提升PEC性能主要源于抑制表面电荷复合及提高光电压。
关键词： 光电化学、磷化钴、水氧化、钒酸铋（BiVO4）、光阳极
更新于2025-09-10 09:29:36
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掺镧BiVO4的动态力学与电学行为
摘要： 钒酸铋（BiVO4）是一种应用广泛的重要半导体材料，但其基本动态行为仍缺乏深入认知。为解决这一问题，我们采用结构、内耗（IF）、模量、介电及阻抗谱的综合分析方法，系统揭示了一系列Bi1-xLaxVO4陶瓷（0 ≤ x ≤ 0.15）的动态力学与电学行为。通过精密力学测量，我们在Bi1-xLaxVO4陶瓷中观测到五个内耗峰、对应的模量异常及高温蠕变行为。通过分析相关动力学参数、缺陷形成与演化过程，建立了包含四个阶段的铁弹畴复杂演化模型，并阐明了晶界弛豫的起源。电学实验显示低温与高温区分别存在两种显著不同的激活过程。结合结构与力学表征，证实433-633K区间以混合电子/氧离子传导为主，经633-673K的结构转变后，在更高温度（673-833K）呈现复杂的缺陷传导机制。本研究为深入理解BiVO4基材料的基本动态行为及其实际应用拓展奠定了基础。
关键词： 钒酸铋、动态力学行为、电学行为、铁弹畴、晶界弛豫、电导机制、BiVO4、镧掺杂
更新于2025-09-09 09:28:46
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用于光辅助水分解的BiVO4主客体架构中节省空间的SnO2底层原子层沉积
摘要： 钒酸铋（BiVO4）在太阳能辅助水分解领域前景广阔。其性能受限于：>70纳米薄膜的电荷分离效率，或<700纳米薄膜的光吸收能力。为解决这一矛盾，主客体架构采用三维骨架上的薄膜涂层。然而，在扩展的主客体界面处复合效应会加剧。通过主机-底层-客体系列结构使用底层材料可抑制这种复合，但此类底层会消耗宝贵的孔隙体积——典型SnO2底层优化厚度为65-80纳米。本研究采用原子层沉积（ALD）技术制备缺陷密度低的共形超薄SnO2底层，将优化厚度降至仅8纳米并显著提升空间效率。由此可见，材料化学特性决定了尺寸优化方向。最终我们展示的主客体架构实现了0.71%的偏置光子-电荷转换效率，创下ALD制备光阳极吸收体的新纪录。
关键词： 主客体架构、太阳能辅助水分解、原子层沉积、二氧化锡底层、钒酸铋
更新于2025-09-04 15:30:14
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WO3/BiVO4 II型异质结阵列修饰缺氧ZnO钝化层：一种高效稳定的光阳极
摘要： 在本工作中，我们报道了一种具有高效光电化学（PEC）性能和稳定性的三元WO3/BiVO4/ZnO光阳极，可实现高效水分解。首先通过水热法在氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃基底上生长WO3纳米片阵列，随后旋涂BiVO4层于WO3纳米片表面，制备出II型WO3/BiVO4异质结阵列。接着采用原子层沉积（ALD）技术在WO3/BiVO4异质结阵列上引入薄层ZnO，构建三元WO3/BiVO4/ZnO光阳极。研究表明，该光阳极中的ZnO薄层含有丰富氧空位，能有效作为钝化层提升光生载流子的分离效率及表面水氧化动力学。在无助催化剂条件下，所制备的WO3/BiVO4/ZnO光阳极在1.23 V（vs. RHE）偏压下产生2.96 mA cm-2的光电流，380 nm处入射光子-电流转换效率（IPCE）达~72.8%，两项指标均与先进WO3/BiVO4体系相当。此外，该光阳极在6小时后光电流仅衰减9%，展现出优异的光电化学稳定性。
关键词： II型异质结、三氧化钨/钒酸铋、纳米片阵列、光电化学、钝化层
更新于2025-09-04 15:30:14