【摘 要】
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过渡金属氧化物具备较高的化学稳定性,是一大类广泛应用的光阳极材料,其缺点在于低迁移率(10-1-10-4cm2V-1s-1)直接制约了氧化物中光生少数载流子的扩散长度,导致光电流
【机 构】
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复旦大学化学系,中国上海市杨浦区淞沪路2005号,200438斯坦福大学材料科学与工程系,美国加利福尼亚州斯坦福,94035
【出 处】
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2019第四届中国能源材料化学研讨会
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过渡金属氧化物具备较高的化学稳定性,是一大类广泛应用的光阳极材料,其缺点在于低迁移率(10-1-10-4cm2V-1s-1)直接制约了氧化物中光生少数载流子的扩散长度,导致光电流低下.实现光生少数载流子的有效收集是提升太阳能人工光合成制的燃料的效率所面临的关键科学问题.对于过渡金属氧化物,其载流子输运遵循“小极化子跃迁”模式,即载流子的迁移率随温度升高呈指数增长.针对这一特征,我们以钒酸铋为研究体系,首次阐明了升高温度对氧化物半导体光催化水分解反应的增强作用,当温度从10℃升高至42℃,光电流增长2.2倍,实现了燃料制备效率的显著提高.我们通过比较温度对多种氧化物半导体水分解反应的影响,揭示了光生少数载流子扩散长度随温度的增加是水分解效率增强的主导性因素,并发展了利用光电流的温度效应测量少数载流子跃迁活化能和扩散长度的方法.最后,我们以钒酸铋半导体为研究对象,结合固相离子导体,构筑了高温全固相光电化学反应器件.
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