近日，省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室杨应奎教授团队在国际TOP期刊《Angewandte Chemie》上发表了题为“Strong Interactions between Au Nanoparticles and BiVO4 Photoanode Boosts Hole Extraction for Photoelectrochemical Water Splitting”高水平研究论文（链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202402435）。武汉纺织大学为论文第一署名单位，实验室何冰博士为论文第一作者，实验室杨应奎教授、刘学琴教授和新加坡南洋理工大学赵彦利教授为共同通讯作者。
太阳能驱动半导体光电极进行光电催化水分解是生产清洁、可持续氢能燃料的重要策略之一。在光电催化水氧化的候选半导体材料中，双金属氧化物钒酸铋由于低成本、窄带隙、有利的能带位置和较高的理论光电流密度得到广泛研究。然而，其光生电子-空穴严重复合，阻碍光电催化系统的太阳能转换效率。
图1. 金纳米颗粒与BiVO4光阳极的载体强相互作用促进光电催化水分解
针对上述问题，该工作通过还原处理构建具有金属载体强相互作用的金/钒酸铋光阳极（图1），证明经典金属载体强相互作用可扩展到可还原性双金属氧化物中。还原后的光阳极形成对金纳米颗粒的原位包覆和向金的电子转移，形成富电子金，提高钒酸铋的热电子注入和光生空穴提取，促进电荷分离；此外，原位形成的包覆层可提高光阳极的表面亲水性，增强水氧化活性。本工作将经典金属载体强相互作用拓展到双金属氧化物中，设计具有高效界面电荷转移和表面水氧化反应的新型光电极催化材料，获得优异的光电催化水分解性能。
该工作结合原位辐照XPS光谱测试和理论计算等方法，深度解析了具有金属载体强相互作用的光电极材料在水分解过程中光生电荷传输机制，指导由金属纳米颗粒和可还原氧化物组成的光电极界面电荷和几何结构调控，为发展高效光电催化水分解提供重要的理论依据和实践指导。
第一作者简介：何冰，博士，2023年7月加入武汉纺织大学国家重点实验室，主要从事光/电催化剂设计构筑及其在能源转化领域的应用基础研究，以第一/通讯作者在Angewandte Chemie International Edition (IF 16.6)、Advanced Materials (IF 29.4)、Carbon Energy (IF 20.5)等期刊上发表SCI论文11篇，包括ESI高被引论文、封面论文各1篇。
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