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可见光响应光阳极基底-电极和电极-溶液界面修饰及电荷传输机理

发布日期：2020-08-22 15:09
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可见光响应光阳极基底-电极和电极-溶液界面修饰及电荷传输机理
 
  • 项目简介及应用领域
本项目(21603225国家自然科学基金青年基金)旨在通过对光阳极的基底-电极、电极-溶液界面进行功能层的组装，合理构筑复合光阳极体系，提高电极活性和稳定性，并探讨光电催化分解水中界面功能层的作用和电荷传输机理。 
前期研究了助催化剂(Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 4589)、电解液离子(J. Phys. Chem. B, 2015, 119, 3560)、基底电子传导层(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 3791)等因素对电极溶液界面、电极-基底界面及光电性能的影响，并发表光电催化分解水研究的Perspective文章(ACS Catal. 2017, 7: 675)，系统总结和讨论了助催化剂、电解液和界面功能层修饰的重要作用。2018年模拟自然光合系统PSII中的P680、Tryz酪氨酸、CaMn4O5水氧化中心的关键功能，将BiVO4光阳极和 Co分子催化剂结合，并引入层状氢氧化物和氧化石墨烯作为空穴传输中间体，复合光阳极显示出高效、稳定的光电氧化水活性，太阳能至氢能转化效率高达2%。研究发现Co分子可显著促进表面水氧化反应动力学，降低过电位，LDH界面层具有空穴储存层的作用，抑制BiVO4电极光腐蚀，氧化石墨烯可显著促进LDH/BiVO4和分子催化剂之间的电荷传输。该工作表明利用仿生策略和表界面修饰策略构建人工光合系统的可行性，为高效光阳极系统的构建指明新方向(J. Am. Chem. Soc., 2018, 140(9), 3250-3256)。
  • 合作方式
合作开发：与投资方共同合作，通过先进的薄膜材料制备和界面修饰技术，开发高效的可见光响应光电极，用于太阳能光电催化分解水制备氢气。
  • 投资规模
20万～100万
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