我校杨晓刚教授在光电催化增强机制研究方面取得重要进展

近日，我校新材料与能源学院杨晓刚教授、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表面的电化学反应动力学，对于分解水制氢技术具有重要意义。相关研究成果发表在英国皇家化学会旗舰期刊Chemical Science（2018，doi://10.1039/C8SC03297A），影响因子9.1（中科院分区SCI一区）。

光电化学系统的能量转换效率与光吸收、电荷激发、分离、转移及复合等许多过程密切相关。其中，光电极/电解质界面的电荷转移速率通常是最慢的步骤。该速率限制步骤导致电荷在界面上积聚。因此，对半导体的界面进行调控或高活性电催化剂修饰，有助于改善表面电荷积聚，延长电荷寿命或促进电荷转移。相关的电荷作用机制较复杂，一直缺乏方便有效的研究手段。为进一步加深对界面电荷反应的了解，杨晓刚教授以常见的BiVO₄半导体为例，利用瞬态表面光电压(TSPV)和AFM纳米电学拓扑技术研究界面上电荷动力学和热力学。通过对电荷累积-衰减曲线的一阶连串反应模拟，可以很好研究界面上的电荷分离、复合等反应。通过实验，研究组发现Fe-掺杂NiO超薄纳米片催化剂在BiVO₄表面并无增加电荷分离速率常数、降低电荷复合速率常数的功效；其实际增强改善作用被归因于提高了电荷转移速率、界面的电荷存储量。

论文的第一作者李磊为我校与华北水利水电大学联合培养硕士研究生，杨晓刚与郑直教授为论文的共同通讯作者。本工作得到了NSFC-河南联合基金支持。（图片由新材料与能源学院提供）