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單斜相釩酸鉍（BiVO4）具有可見光響應寬、穩定性好等優點。此前研究發現，金屬熱解法（MOD）制備的BiVO4光陽極中微量四方相雜質殘存是限制其水氧化性能的根本結構因素。近日，中國科學院大連化學物理研究所科研團隊在BiVO4光陽極研究領域取得進展。團隊基于密度泛函理論計算，通過理論模擬篩選與實驗相結合，設計合成了鉬（Mo）摻雜的BiVO4光陽極，解決了MOD制備BiVO4光陽極中存在相不純、電荷復合嚴重等導致活性不高的問題，實現了四方相的抑制生成與高載流子遷移率的兼顧，提升了其光電催化性能。團隊進一步組裝了太陽能至氫能（STH）轉化效率達4.7%的光伏—光電（PV-PEC）耦合疊層器件，實現了無偏壓下光驅動的全分解水制氫，STH效率達到4.7%，為規模化應用奠定了材料與實驗基礎。研究團隊在發現BiVO4的{010}和{110}晶面間存在光生電荷分離效應的基礎上，還發展了雙助催化劑選擇性沉積協同促進電荷分離和表面催化的新策略，進而構筑了系列以BiVO4為放氧光催化劑的“Z”機制全分解水制氫體系，不斷提高了在420nm可見光激發下的制氫表觀量子效率。相關研究成果發表在《國家科學評論》（National Science Review）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。論文鏈接大連化物所設計構筑平面釩酸鉍光陽極用于太陽能制氫