我國半導體抗光腐蝕研究取得新進(jìn)展

  ICC訊 記者近日從內蒙古大學(xué)獲悉，該校王蕾研究員帶領(lǐng)的科研團隊在半導體抗光腐蝕研究方面取得新進(jìn)展，得到國家自然科學(xué)基金等多個(gè)項目的認可支持?！扳g化層助力BiVO4抗光腐蝕研究”的相關(guān)成果已于近日在國際化學(xué)期刊《德國應用化學(xué)》發(fā)表，將有助于提高太陽(yáng)能制氫的光電轉換效率。

  王蕾研究員介紹，新型潔凈能源氫能素來(lái)是新能源的研究熱點(diǎn)，光解水制氫是獲得氫能的主要技術(shù)之一，而太陽(yáng)能制氫轉換效率是光解水主要性能指標。半導體較低的光吸收率和較高的載流子復合率是影響轉換效率的首要因素，因此，如何提高光電轉換效率是當前光電催化研究領(lǐng)域的重中之重。

  BiVO4半導體因具有2.4電子伏特的合適帶隙寬度、良好的光吸收性能以及適合的低電位下進(jìn)行水氧化的導帶位置，成為太陽(yáng)能光電催化制氫領(lǐng)域的重要材料之一。然而，BiVO4材料的電子與空穴相復合，嚴重影響了光生電荷傳輸，使其太陽(yáng)能光電催化性能低于理論值；同時(shí)，也由于光腐蝕，使其無(wú)法適用長(cháng)期光解水反應。通常的解決辦法是采用表面助催化劑修飾，提高半導體電荷分離效率，抑制電荷二次復合，加速表面反應動(dòng)力學(xué)。

  科研團隊通過(guò)改善材料制備工藝以及恒電位光極化測試方法，有效提高了BiVO4活性及穩定性。研究表明，無(wú)表面助催化劑修飾下的BiVO4在間歇性測試下，可以達到100小時(shí)的穩定性，表現出超強的“自愈”特性。電化學(xué)測試顯示，半導體表界面產(chǎn)生的鈍化層和氧空位協(xié)助作用，有效減小了半導體電子與空穴復合，提高了表面水氧化動(dòng)力學(xué)，從而抑制了光腐蝕。