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课题组在半导体光电极表面载流子复合机理研究方面取得新进展
发布时间:2013-12-12 08:20:31 【 】 浏览:2107

光电化学分解水制氢是一种能将太阳能直接转化为可以存储的清洁能源——氢能的技术,而开发高效光电极材料是这种技术能否实现大规模应用的关键。课题组之前已在高效半导体光电化学分解水制氢方面取得一系列重要成果 (Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4046Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 3066; Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 11016)。本研究以nFe2O3半导体光电极为研究模型,提出了一种抑制表面载流子复合的新思路——通过抑制光生电子与氧化中间产物之间的复合 Jbr(见图1),而不是之前大家普遍认为的通过表面态复合过程Jss,并设计了一系列实验验证了这一猜想。通过抑制光生电子与氧化中间产物之间的复合可以有效减小氧化铁光电极分解水所需的外加偏压,从而提高其太阳能转换效率。这一思路将为提高其他半导光电极材料光电转换性能提供重要参考。


1 nFe2O3半导体薄膜光电极中的各种载流子复合传输过程示意图

研究成果以‘Cathodic shift of onset potential for water oxidation on a Ti4+ doped Fe2O3 photoanode by suppressing the back reaction’为题在能源领域顶级刊物Energy & Environmental Science上在线发表(http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/EE/C3EE42722F#!divAbstract)。曹大鹏博士生为文章的第一作者,通讯作者分别为罗文俊副研究员和邹志刚教授。该研究得到科技部973项目(No.2013CB6324042014CB239303)、国家自然科学基金(No. 51272101) 以及江苏省自然科学基金(No. BK20130053)的资助。

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