Science子刊-Science Advances发表课题组最新工作“Dynamic semiconductor-electrolyte interface for sustainable solar water splitting over 600 hours under neutral conditions“。

       实现中性pH、温和环境下高效、稳定的光电催化（PEC）分解制氢被认为是最有希望的生产清洁可再生能源的途径之一。但中性电解质中由于较低的OH-浓度，表界面反应动力学相比于碱性电解质更加缓慢。BiVO4作为一种新型的PEC半导体材料之一正受到人们的广泛注意，但严重的光生载流子复合和光腐蚀限制了其PEC性能和稳定性。为此，我校化学化工学院、能源材料化学研究院武利民教授、王蕾教授课题组和贺进禄研究员课题组通过调控电解质组成，原位组装超薄助催化剂，控制半导体/助催化剂界面处的动态平衡，实现在无牺牲试剂下半导体高达600小时的长期耐久性。相关研究成果于1月4日在线发表在Science子刊Science Advances上。

       团队首次通过实验证明了B原子原位取代BiVO4中V元素，进一步引入Ni离子，促进B-O键的形成，提高析氧性能，获得的硼酸盐物种可以通过加速质子耦合电子转移而作为催化剂活性的促进剂。原位组装的NiB催化剂负载于BiVO4在模拟太阳光及1.23 VRHE电位下，获得6 mA cm-2的光电催化性能。更为重要的是，该NiB/BiVO4半导体达到接近600小时的光电催化抗腐蚀性能，是BiVO4基光阳极在中性电解质中最好的稳定性能。IMPS、TAS动力学表征及非绝热分子动力学与时域密度泛函理论计算等证明了NiB助催化剂的负载加速了半导体光生载流子的分离与转移，缓解了半导体界面处的载流子复合，揭示半导体光生载流子寿命的延长机理。该研究可以有效推动PEC水氧化半导体/电解质动态界面的前沿发展。 

 第一作者简介：高瑞廷，2019级硕博连读博士生，以第一作者发表SCI一区论文8篇，包括Sci. Adv.，Angew. Chem. Int. Ed. (2篇)，Adv. Energy Mater.，Nano Energy，Appl. Catal. B，ACS Catal (共一).，J. Mater. Chem. A。连续三年获得博士研究生国家奖学金，第十届内蒙古大学校长励学奖获得者。