半导体抗光腐蚀研究有了新的进展
记者近日从内蒙古大学了解到,以大学研究员王磊为首的科研团队在半导体耐光腐蚀研究方面取得了新的进展,并得到了国家自然科学基金等项目的认可和支持,钝化层辅助BiVO 4抗光腐蚀的相关成果最近在德国的国际化学期刊"应用化学"上发表,这将有助于提高太阳能制氢的光电转换效率。
研究人员王磊说,新清洁能源的氢能是新能源的研究重点,水的光解制氢是获得氢能的主要技术之一,太阳能制氢的转换效率是光解水的主要性能指标,半导体的低光吸收率和高载流子复合率是影响转换效率的首要因素,因此,如何提高光电转换效率是光催化领域的首要问题。
BiVO 4半导体由于具有合适的禁带宽度、良好的光吸收性能和适合的低电位水氧化导带位置,已成为太阳能光催化制氢领域的重要材料之一。然而,BiVO 4中的电子和空穴的结合严重影响了光生电荷转移,使其光催化性能低于理论值,同时由于光腐蚀,不利于水的长期光解。常用的解决方法是采用表面辅助催化剂改性来提高半导体电荷分离效率,抑制电荷二次复合,加速表面反应动力学。
通过改进材料制备工艺和恒电位极化测试方法,研究小组有效地提高了BiVO 4的活性和稳定性。结果表明,经表面辅助催化剂改性的BiVO 4的稳定性在间歇性试验下可达100 h,表现出超"自愈合"特性,电化学测试表明,半导体表面界面产生的钝化层和氧空位能有效地减少半导体电子和空穴的复合,改善表面水氧化动力学,从而抑制光腐蚀。