双缺陷增强新型异质结光电催化

作者：李喜宝

来源：第三届全国太阳能电池材料与器件大会, 中国广西桂林, 2023-04-28.

DOI：10.26914/c.cnkihy.2023.053296

• 光催化
• 光电催化
• 双缺陷
• 内建电场
• 极化

对于传统的Ⅰ型异质结,普遍认为光生电子和空穴转移后会降低氧化和还原电势且光生载流子易重新复合。受到S型异质结内建电场和能带弯曲理论的启发,通过研究发现,由于Ⅰ型高低异质结的形成以及在界面间不同费米能级导致的内建电场的作用下,光生电子和空穴实现了有效的空间分离,且保留了较高的氧化(或还原)电势。采用该Ⅰ型高低异质结的全新电荷转移机制和概念,我们最近通过简易的两步溶剂热原位生长法成功地制备了具有双缺陷(氧空位OV和铜空位)的I型高低异质结OV-BiOBr/Cu2-xS复合材料。该双缺陷高低异质结显示出最高的光电催化析氢速率(509.75μmol·cm-2·h-1),分别是BiOBr、OV-BiOBr和单缺陷BiOBr/Cu2-xS的12.45、6.94和3.44倍。首次在暗态下观察到明显的奇异自由基(·OH和·O2-)现象。理论和实验结果表明,在引入双缺陷后,会加剧OV-BiOBr/Cu2-xS内的电荷不平衡,从而增强了空间电荷极化的偶极矩与极化电场。通过内建电场(IEF)与极化电场(PEF)的协同作用,实现了增强的光电化学析氢活性,解决了传统Ⅰ型异质结载流子易复合、非定向传输和氧化还原电势同步降低的难题。

• 单位
  南昌航空大学