內(nèi)蒙古大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院王蕾研究員課題組近日在國際知名期刊ACS Catalysis(美國化學(xué)學(xué)會催化期刊)上發(fā)表最新科研成果：釔調(diào)控鎳鐵層狀氫氧化物電子結(jié)構(gòu)增強半導(dǎo)體光電催化性能。該研究結(jié)果是國內(nèi)稀土元素?fù)诫s水滑石類電催化劑方面取得的新進(jìn)展，得到國家自然科學(xué)基金等多個項目的支持。

據(jù)介紹，水滑石類材料是由帶正電荷的主體層板和層間陰離子通過非共價鍵組裝而成的化合物，具有合成方法簡單等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于光電催化等領(lǐng)域，而析氧反應(yīng)中因其四電子轉(zhuǎn)移過程和緩慢的反應(yīng)動力學(xué)使得電催化反應(yīng)受到一定限制。因此，進(jìn)一步將其作為助催化劑修飾到半導(dǎo)體上時，會影響光電催化反應(yīng)中電子空穴傳輸，從而導(dǎo)致在半導(dǎo)體內(nèi)部和表界面發(fā)生電荷的二次復(fù)合。鑒于此，如何設(shè)計高活性的水滑石基助催化劑材料提高半導(dǎo)體光電催化性能成為當(dāng)前研究領(lǐng)域的重點。

王蕾科研團(tuán)隊通過使用一步水熱法制備了鐵鎳釔三金屬水滑石材料。釔元素的引入不僅改變了催化劑的材料結(jié)構(gòu)，而且提高了其導(dǎo)電性，加強了金屬元素之間的相互作用增強了活性。數(shù)據(jù)證明，這種助催化劑修飾到BiVO4半導(dǎo)體后，進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體內(nèi)部的電荷傳輸，提高表了面水氧化動力學(xué)。優(yōu)化條件下的鐵鎳釔BiVO4半導(dǎo)體在1.23 VRHE電壓下獲得5.20 mA cm^-2的光電流密度，在0.8 VRHE下達(dá)到近25小時的穩(wěn)定性。