【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部太陽(yáng)能制儲(chǔ)氫材料與催化研究組研究員章福祥團(tuán)隊(duì)在釩酸鉍(BiVO4)光陽(yáng)極水氧化研究方面取得新進(jìn)展，揭示了一步熱解法制備釩酸鉍光陽(yáng)極中制約水氧化性能的關(guān)鍵因素為釩元素的流失以及四方相雜質(zhì)的生成。(注：買儀表，賣儀表就上儀表網(wǎng)！ 看資訊、查訂單…一站式全搞定！)
 

　　光電催化分解水是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能到綠氫轉(zhuǎn)化的理想途徑之一。其中，高效光陽(yáng)極的可控制備及易于放大是實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵一環(huán)。單斜相BiVO4是兼顧寬范圍可見光利用和優(yōu)良光電穩(wěn)定性特點(diǎn)的“明星”材料，廣泛用于光陽(yáng)極水氧化研究。相比于主流的二步制備方法，一步熱解制備方法雖然具有過(guò)程簡(jiǎn)單廉價(jià)、適用于均勻大面積BiVO4光陽(yáng)極制備等優(yōu)勢(shì)，但長(zhǎng)期以來(lái)該方法制得的電極本征水氧化性能一直不理想且具體原因不清。
 

　　本工作揭示了一步熱解法制備BiVO4光陽(yáng)極中制約水氧化活性的關(guān)鍵因素，即釩元素具有比鉍元素更快的流失動(dòng)力學(xué)，導(dǎo)致產(chǎn)物中會(huì)包含極少量電荷傳輸能力差的四方相BiVO4，且在單斜相和四方相BiVO4間形成I型異質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而抑制電荷傳輸分離效率和水氧化性能。進(jìn)一步，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化前驅(qū)體含量和制備條件等，最終在1.23V vs. RHE和AM1.5光源照射下取得了4.2 mA/cm2的光電水氧化性能，與廣泛采用的二步法合成的BiVO4性能相當(dāng)。此外，該研究利用優(yōu)化后的一步熱解法，實(shí)現(xiàn)了25 cm2大面積BiVO4光陽(yáng)極的可控制備和性能維持。上述成果為規(guī)?；咝рC酸鉍光陽(yáng)極制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
 

　　大連化物所太陽(yáng)能研究部長(zhǎng)期致力于BiVO4材料在光催化全分解水的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，在發(fā)現(xiàn)單斜相BiVO4的{010}和{110}晶面間存在光生電荷分離效應(yīng)基礎(chǔ)上，通過(guò)雙助催化劑選擇性沉積，提升了Redox離子驅(qū)動(dòng)下的可見光催化放氧活性，進(jìn)而與產(chǎn)氫光催化劑組裝，構(gòu)筑了系列高效的可見光催化全分解水制氫體系；2015年至今，該團(tuán)隊(duì)在粉末Z機(jī)制可見光催化全分解水制氫量子效率上連續(xù)取得突破，單波長(zhǎng)420nm激發(fā)下制氫表觀量子效率先后達(dá)到6.8%、10.3%、12.3%。
 

　　相關(guān)研究成果以Insight into the Key Restriction of BiVO4 Photoanodes Prepared by Pyrolysis Method for Scalable Preparation為題，發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上，并被選為VIP論文。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作項(xiàng)目，大連市支持高層次人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等的支持。
 

　　原標(biāo)題：大連化物所揭示一步熱解法制備釩酸鉍光陽(yáng)極中制約水氧化性能的關(guān)鍵因素