清华资料学院朱雄伟教授课题组协作在孪晶结构
来源:徐翔网 发表于2019-07-28 04:38:27 编辑:李晨
摘要: 10月10日电 10月4日,清华大学资料学院朱雄伟教授课题组协作在《先进动力资料》(Advanced Energy Materials)上宣布了题为《孪晶结构BiVO4光阳极促进载流子的

 

清华资料学院朱雄伟教授课题组协作在孪晶结构催化水分化获得新进展

 

清华资料学院朱雄伟教授课题组协作在孪晶结构催化水分化获得新进展

 

清华资料学院朱雄伟教授课题组协作在孪晶结构催化水分化获得新进展

10月10日电 10月4日,清华大学资料学院朱雄伟教授课题组协作在《先进动力资料》(Advanced Energy Materials)上宣布了题为《孪晶结构BiVO4光阳极促进载流子的别离和传输进步产氧功能》(Twin Structure in BiVO4 Photoanodes Boosting Water Oxidation Performance through Enhanced Charge Separation and Transport)的研讨论文。该论文提出了制备具有孪晶结构的BiVO4光阳极的办法,验证了孪晶结构构成的同质结有利于促进载流子的别离和传输然后进步BiVO4的产氧功能。

BiVO4具有较小的带隙(~2.4 eV)、适宜的能带结构和较好的稳定性,是现在有发展前景的光阳极资料之一。可是,BiVO4的载流子的别离功率低和传输进程缓慢明显增大了载流子的复合。BiVO4单晶体几乎没有晶体缺陷,能够有用下降载流子在BiVO4体内的复合。但是,单晶体的非定向且长距离传输仍然会增大载流子的复合;而具有孪晶结构的BiVO4单晶颗粒供给的 背靠背 的势垒和定向传输有利于促进载流子的别离和传输,然后明显进步BiVO4的光电化学功能。

图1、图2. 孪晶结构有用进步产氧功能的原理图

课题组经过退火电堆积得到的BiOI纳米片(加钒源),取得了具有孪晶结构单晶颗粒组成的BiVO4薄膜。因为BiVO4内的孪晶结构所构成的同质结有用促进了载流子的别离和传输,其产氧功能得到了明显的进步(图1和图2)。关于BiVO4光阳极,孪晶颗粒份额占比最高的光阳极在1.23 VRHE下的产氧电流密度是孪晶颗粒份额占比最低的光阳极的两倍左右。

别的,为了削减露出的基底外表带来的载流子的复合位点,经过 堆积-退火循环 法(图3)进步BiVO4在基底的掩盖度。所取得具有最优孪晶结构和掩盖度的BiVO4光阳极在0.6和1.23 VRHE下的电流密度分别为~2.1和~3.1 mA/cm2,在0.6 VRHE下能够得到1.35%的转化功率。该BiVO4孪晶的制备办法,为其它具有孪晶结构的半导体的制备供给了参阅和学习。

?图3. 堆积-退火 循环制备办法示意图

近年来,朱雄伟教授团队专心于低维资料的可控制备、功能表征及使用技术开发,在环境/动力、柔性器材范畴取得了多项重要效果。相关作业宣布在《化学学会谈论》(Chemical Society Reviews)、《先进资料》(Advanced Materials)、《先进动力资料》(Advanced Energy Materials)、《纳米快报》(Nano Letters)、《科学发展》(Science Advances)等期刊上。

本文榜首作者为清华大学资料学院2019级博士生黄美榕,通讯作者为朱雄伟教授和北京大学李志宏教授。本研讨得到了国家自然科学基金委基础科学中心项目和面上项意图赞助。

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