相关工作一：晶格扭曲促进载流子分离用于提升钒酸铋光电催化分解水性能

钒酸铋（BiVO₄）由于其优越的带隙（≈2.4eV）、合适的能带位置和经济上可行的原材料成本而引起了人们的广泛关注。但其存在的载流子分离能力弱和水氧化反应动力学缓慢等问题也极大限制了其作为光阳极参与光电化学（PEC）水分解反应。

近日，我院闫俊青教授团队通过在BiVO₄光阳极中掺杂稀土元素铥（Tm）并进一步耦合Cu离子掺杂的RuO₂（Cu-RuO₂）助催化剂，制备出了一种新型的、具有极高PEC水氧化性能的Cu-RuO₂-Tm-BiVO₄光阳极。团队发现：Tm掺杂具有三重功效。首先，Tm掺杂在禁带中产生了杂质能级，有利于光子激发电子发生跃迁。其次，Tm掺杂诱导BiVO₄的晶格发生畸变，从而增强内建电场强度，促进载流子的分离。最后，Tm掺杂降低了BiVO₄的体相电阻，有利于光生载流子的迁移。耦合的Cu-RuO₂助催化剂同样具有双重功效，一方面Cu-RuO₂助催化剂与Tm-BiVO₄之间形成了晶格匹配构型，大大降低了界面转移电阻。另一方面，Cu-RuO₂助催化剂的耦合大大降低了析氧反应（OER）的反应势垒，加速了水氧化反应的动力学过程。在Tm掺杂和耦合Cu-RuO₂助催化剂的协同作用下，BiVO₄光阳极的PEC水氧化性能得到了显著提升。

这项工作的意义在于，它为今后新型集成的光阳极的设计和制造提供了参考。相关研究工作以Lattice Distortion Promotes Carrier Separation to Improve the Photoelectrochemical Water Splitting Performance of Bismuth Vanadate Photoanode为题，发表在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》上。

        该工作得到：国家自然科学基金（22072081）、陕西省自然科学基础研究计划（2023-JC-JQ-16）、中央高校基本科研业务费（GK202401005）的支持。该论文的第一作者是我院博士研究生田凯歌，通讯作者为我院闫俊青教授。

        原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202410548

Cu-RuO₂-Tm-BiVO₄光阳极的工作示意图

        相关工作二：界面工程促进能带调控用于提升钒酸铋光阳极光电催化分解水

钒酸铋（BiVO₄）由于其空穴传输能力差、表面缺陷密度高、表面水氧化反应动力学缓慢等缺陷，在光电化学（PEC）水氧化领域中的广泛应用面临着重大挑战。利用界面工程来辅助能级调控是解决这些挑战的有效策略。

近日，我院闫俊青教授团队通过在BiVO₄光阳极表面耦合了一种新型的CuCrO₂空穴传输层（HTL）并进一步原位生长了一层无定形的NiCo-MOF，从而制备出了一种新型的、具有极高PEC水氧化性能的NiCo-MOF-CuCrO₂-BiVO₄光阳极。团队发现：CuCrO₂ HTL与BiVO₄之间形成的p-n异质结有效的增强了内建电场强度，从而促进了载流子迁移。此外，CuCrO₂ HTL的耦合降低了界面转移电阻，有利于载流子的界面传输。原位生长的NiCo-MOF表现出双功能性。一方面钝化了表面缺陷态，减少了载流子的界面复合。另一方面，加速了水氧化反应的动力学过程，减少了光生载流子的界面累积，从而大幅提升了BiVO₄光阳极的稳定性。在耦合CuCrO₂ HTL和原位生长NiCo-MOF的协同作用下，BiVO₄光阳极的PEC水氧化性能得到了显著提升。

这项工作开创性地提出了一个全新的MOF/HTL/BiVO₄构型，为未来设计和制备用于高效的太阳能转换的新的光阳极绘制了蓝图。相关研究工作以Interfacial Engineering-assisted Energy Level Modulation Enhances the Photoelectrochemical Water Oxidation Performance of Bismuth Vanadate Photoanodes为题，发表在国际知名学术期刊《Advanced Energy Materials》上。该工作得到：国家自然科学基金（22072081）、陕西省自然科学基础研究计划（2023-JC-JQ-16）、中央高校基本科研业务费（GK202401005）的支持。该论文的第一作者是我院博士研究生田凯歌，通讯作者为我院闫俊青教授和刘生忠教授。

原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202404477

NiCo-MOF-CuCrO₂-BiVO₄光阳极的工作示意图

撰稿：田凯歌    审核：刘治科  董芬芬