on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">太陽能驅(qū)動(dòng)的水分解產(chǎn)生清潔氫氣被認(rèn)為是解決能源和環(huán)境問題的一種有前途的方法。BiVO4作為一種化學(xué)穩(wěn)定的可見光響應(yīng)光催化劑引起了廣泛關(guān)注,它具有三種主要的晶體結(jié)構(gòu),包括單斜白鎢礦(sm)、四方鋯石(zt)和四方白鎢礦(st)。盡管zt BiVO4的析氧活性低于sm BiVO4,但這并不妨礙科研人員進(jìn)一步對(duì)其探索。近日,山東大學(xué)王朋課題組以zt BiVO4為研究對(duì)象,使用未應(yīng)變BiVO4和外延應(yīng)變BiVO4以研究應(yīng)變對(duì)能帶結(jié)構(gòu)和整體水分解的影響。在這項(xiàng)工作中,zt BiVO4在FTO襯底上外延生長,在外延應(yīng)變的影響下,催化劑導(dǎo)帶位置負(fù)移并超過H+/H2還原電位(0 V vs. NHE),使其具有光催化析氫活性。負(fù)載助催化劑后,其實(shí)現(xiàn)了高效的光催化整體水分解(λ > 400 nm)(H2:≈65.7 μmol g-1 h-1,O2:≈32.6 μmol g-1 h-1),太陽能-氫氣轉(zhuǎn)化效率值為0.012%。此外,單粒子光致發(fā)光(PL)光譜和PL衰變動(dòng)力學(xué)測試表明助催化劑有利于載體的分離和轉(zhuǎn)移。其催化機(jī)理為:在可見光激發(fā)下,在四方BiVO4的CBM和VBM處產(chǎn)生光生電子和空穴,然后分別遷移到析H2助催化劑Rh/Cr2O3和析O2助催化劑MnOx參與表面氧化還原反應(yīng)。這種空間分離的結(jié)構(gòu)有利于抑制光生載流子的復(fù)合,從而促進(jìn)光催化整體水分解反應(yīng)。
Strain Adjustment Realizes the Photocatalytic Overall Water Splitting on Tetragonal Zircon BiVO4. Advanced Science, 2022. DOI: 10.1002/advs.202105299