BiVO4高指數晶麵提升光催化H2O分解研究獲進展

據Material views網站報道：能源短缺和環境汙染是當前人類所麵臨的兩大重大挑戰，解決這個挑戰是我國實現可持續發展、國家安全的重要環節。在眾多太陽能應用領域中，光催化分解水製氫是將低能量密度的太陽能轉變為高密度的、yichucundeqingjiehuaxuenengyuandeyigezhongyaofangshi

，youxiwangzaijiejuenengyuanwentishangfahuizhongyaozuoyong，yincishoudaozhongduoyanjiurenyuandeguangfanguanzhu。danguangcuihuashuifenjiefanyingyouyuqihuanmandedonglixuefanyingsulvjijiaogaodeyanghuadianwei（0.82V vs. NHE
，pH=7），需要高效的光催化劑來提高其在能源轉化中的效率。複合光催化劑


，如異質結、Z型複合材料雖具有優異的H₂O分解活性，但其效率的提升受製於涉及四個空穴捕獲的光催化H₂O分解出氧反應。開發出高效率、穩定且低成本的催化劑對於光催化H₂O分解反應及其相關技術的發展至關重要。近年來
，晶麵暴露的半導體光催化劑
，由於其表界麵結構、表麵晶麵反應分子吸附與活化

、空間光生載流子行為研究等成為熱點，在該領域受到了極大關注。但高能晶麵由於其較高的表麵能
，生長速度較快，不易獲得。

近日，南京大學鄒誌剛和周勇教授課題組與大連大學周新教授課題組密切合作在BiVO4高能晶麵光催化H2O分解出氧方麵取得重要進展。該研究團隊通過微量金納米粒子表麵吸附方法，製備出了高能晶麵暴露的BiVO4三十麵體光催化劑。該催化劑表現出優異的光催化H₂O分解出氧活性
，相對於低指數晶麵暴露的十麵體
、截角十麵體，光催化H₂O分解出氧性能提高大約3-5倍
，其在430 nm單色光照下，量子效率達到了18.3 %

，高於常規相同材料一個數量級。密度泛函理論研究表明：相對於（010），（110），（101）等低指數晶麵，高能晶麵不僅更有利於H₂O分子的解離，而且對於分解水產氧反應所需的過電位更低（降低0.77-1.14 V）。此項研究表明高能晶麵暴露的BiVO4三十麵體光催化劑具有優越的光催化H₂O分解出氧的能力
，有助於製備出全H₂O分解的高效複合光催化劑。

相關論文已在線發表在了Advanced Materials期刊上（DOI：10.1002/adma.201703119）。