双空穴传输层异质结与能带对齐工程构筑高效光电催化分解水 Mo:BiVO4 光阳极

项目概述

光电催化（PEC）水分解是实现清洁太阳能向绿色氢能高效转化的前沿途径，钒酸铋（BiVO4）因具备适宜的禁带宽度（约 2.4 eV）被视为极具潜力的光阳极材料，但其体相与表面严重的电子-空穴复合及迟缓的表面水氧化动力学限制了其实际光电流转换效率。该研究设计构筑了一种基于双空穴传输层与能级梯度的级联异质结构光阳极（Mo:BiVO4/NiOx/CPF-TCzB/NiCoBi）。研究通过精确调控多层界面的能带对齐，成功消除了界面电荷复合中心与能级势垒，在微观尺度为光生空穴开辟了低阻抗单向传输通道，极大加速了空穴向表层 NiCoBi 电催化活性位点的定向抽取与聚集，在 0.6 V vs. RHE 的低偏压下实现了光电催化分解水性能的跃升。封面视觉以澄澈深邃的水下电解池为场景：上方自然阳光穿透波光粼粼的水面形成明亮丁达尔光束，精准聚焦照射于沉浸在水中的晶莹光阳极晶格网络；多面体微观晶体内部泛起强烈的发光电荷流，周围水分子在电场驱动下发生催化裂解并逸出清澈的氧气气泡，艺术性且严谨地展现了太阳光驱动微观能级阶梯引导电荷分离、实现高效水氧化的科学机制。