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中國學(xué)者半導(dǎo)體抗光腐蝕獲進(jìn)展,提高太陽能制氫光電轉(zhuǎn)換效率

張景陽/科技日報(bào)
2020-09-28 08:02
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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(tuán)隊(duì)在半導(dǎo)體抗光腐蝕研究方面取得新進(jìn)展,得到國家自然科學(xué)基金等多個(gè)項(xiàng)目的認(rèn)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(diǎn),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(jìn)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(shí),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(tuán)隊(duì)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(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。

(原標(biāo)題:我半導(dǎo)體抗光腐蝕研究取得新進(jìn)展)

    責(zé)任編輯:賀梨萍
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