我校楊曉剛教授在光電催化增強機制研究方面取得重要進展

近日，我校新质料與能源學院杨晓刚教授、联合培养硕士生李磊等发现催化剂的自身电荷储存行为能够改善光电极外貌的电化学反映动力学，对于剖析水制氢技术具有重要意义。相关研究结果发表在英国皇家化学会旗舰期刊Chemical Science（2018，doi://10.1039/C8SC03297A），影響因子9.1（中科院分區SCI一區）。

光電化學系統的能量轉換效率與光吸收、電荷激發、分離、轉移及複合等許多過程密切相關。其中，光電極/電解質界面的電荷轉移速率通常是最慢的步驟。該速率限制步驟導致電荷在界面上積聚。因此，對半導體的界面進行調控或高活性電催化劑修飾，有助于改善外貌電荷積聚，延長電荷壽命或促進電荷轉移。相關的電荷作用機制較複雜，一直缺乏方便有效的研究手段。爲進一步加深對界面電荷反應的了解，楊曉剛教授以常見的BiVO₄半導體爲例，利用瞬態外貌光電壓(TSPV)和AFM納米電學拓撲技術研究界面上電荷動力學和熱力學。通過對電荷累積-衰減曲線的一階連串反應模擬，可以很好研究界面上的電荷分離、複合等反應。通過實驗，研究組發現Fe-摻雜NiO超薄納米片催化劑在BiVO₄外貌並無增加電荷分離速率常數、降低電荷複合速率常數的功效；其實際增強改善作用被歸因于提高了電荷轉移速率、界面的電荷存儲量。

論文的第一作者李磊爲我校與華北水利水電大學聯合培養碩士研究生，楊曉剛與鄭直教授爲論文的配合通訊作者。本事情获得了NSFC-河南联合基金支持。（图片由新质料與能源學院提供）