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研究院李教授团队在《Nano Energy》发表有关光解水论文

    苏州科技大学材料科学与器件研究院李教授研究团队一直从事光分解水等新能源领域的研究。近日,以谢佳乐为第一作者,李教授指导并为通讯作者的科学论文,在纳米能源领域顶尖期刊《Nano Energy》(期刊影响因子为12.343)上发表。

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    论文题为“Bi-functional Ferroelectric BiFeO3 Passivated BiVO4 Photoanode for Efficient and Stable Solar Water Oxidation”(链接:10.1016/j.nanoen.2016.10.048) ,在铁电性BiFeO3薄层促进BiVO4光阳极光电化学水分解方面取得突破性进展。成功负移BiVO4电极的起始电位400 mV,提高了光电流密度4.4倍。同时,BiVO4/BiFeO3复合电极有良好的稳定性,其性能还可由外电场调控BiFeO3自发极化方向进一步提高。

    光电化学水分解是一种最具潜力和可靠的光解水技术,其转换效率高、装置简单、可实现氢氧分离。BiVO4是到目前为止最有希望的三元金属氧化物光阳极半导体材料,其理论光电流密度可达7.5 mA cm-2;但受限于严重的表面电荷复合和缓慢的水氧化动力学过程,实验上仅可达到理论值的13%。该研究创造性地将在室温下具有铁电性质的BiFeO3用作修饰层,有效地起到了钝化和催化两种功能,可将电荷复合速率降低28倍,电荷转移效率提高约4倍。BiFeO3的自发极化会导致BiVO4和BiFeO3界面能带结构的重整,调节其自发极化方向还可以提高/降低BiVO4/BiFeO3电极的性能,为光电化学水分解提供了一种新颖的调控方式。同时,该研究还发现了具有内电场的半导体材料可作为一类新型的光电化学活性材料。


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