基礎研究 | 我區基礎研究領域取一新成果：稀土元素摻雜水滑石類電催化劑方面取得新進展

2020-11-15 創新內蒙古

近日，內蒙古大學化學化工學院王蕾研究員課題組在國際知名期刊ACS Catalysis發表最新科研成果，釔調控NiFe層狀氫氧化物電子結構增強半導體光電催化性能（Yttrium-Induced Regulation of Electron Density in NiFe Layered Double Hydroxides Yields Stable Solar Water Splitting） 。

該研究在稀土元素摻雜水滑石類電催化劑方面取得新進展，得到國家自然科學基金(51802320, 21965024)、內蒙古傑青培育基金(2020JQ01)和內蒙古大學人才啟動基金(21300-5195102)等項目的支持。

水滑石類材料(LDH)是由帶正電荷的主體層板和層間陰離子通過非共價鍵組裝而成的化合物，具有合成方法簡單等優點，被廣泛應用於(光)電催化等領域。析氧反應(OER)中因其四電子轉移過程和緩慢的反應動力學使得電催化反應受到一定限制。進一步將其作為助催化劑修飾到半導體上時，會影響光電催化反應中電子空穴傳輸，從而導致在半導體內部和表界面發生電荷的二次複合。因此，如何設計高活性的水滑石基助催化劑材料提高半導體光電催化性能成為當前研究領域的重點。

科研團隊通過使用一步水熱法製備了三金屬NiFeY水滑石材料。Y元素的引入不僅改變了催化劑的材料結構，而且提高了其導電性，加強了金屬元素之間的相互作用增強了OER活性。該助催化劑修飾到BiVO4半導體，進一步提高了半導體內部的電荷傳輸，提高表面水氧化動力學。優化條件下的NiFeY/BiVO4半導體在1.23 VRHE電壓下獲得5.20 mA cm-²的光電流密度，在0.8 VRHE下達到近25小時的穩定性。

論文連結: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03272

（基礎研究處 內蒙古大學黨委宣傳處）

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