光生電荷的分離和傳輸效率是限制光轉換效率的主要因素。構築異質結被認為是提高光電陽極光生載流子分離和傳輸性能最有效策略之一。而大多數研究人員僅關注于新型高效異質結光電極的設計和制備，異質結界面結構對光生載流子分離和傳輸性能影響被忽略。
劉燦軍副教授課題組通過原位轉化的法制備了TiO2/BiVO4異質結光陽極，表征結果顯示異質結界面具有晶面取向統一的特征(TiO2-110/BiVO4-202)。與采用簡單的浸漬焙燒法制備的随機晶面取向的TiO2/BiVO4光電陽極(S-TiO2/BiVO4, 0.04 mA/cm2,1.23 Vs. RHE)相比，原位轉化法制備的TiO2/BiVO4光電陽極(I-TiO2/BiVO4)具有顯著提高的PEC性能，在無助催化劑的情況下，在1.23 Vs. RHE的可見光照射下，I-TiO2/BiVO4的光電流密度約為2.2 mA/cm2。光電化學分析結果表明這主要是由于I-TiO2/BiVO4在異質結界面上有明顯更快的電子轉移速率。此外，密度泛函理論(DFT)計算表明，BiVO4-202表面具有更高的費米能級，能與金紅石型TiO2-(110)形成有效的II型異質結，從而促進了光生電荷的分離。這項工作進一步證實了異質結界面結構特征對光電催化性能有着顯著的影響。
圖1. TiO2/BiVO4異質結光電陽極光電分解水的機理
相關研究成果以“Activating TiO2/BiVO4 Film for Photoelectrochemical Water Splittingby Constructing the Heterojunction Interface with a Uniform Crystal Plane Orientation”為題發表在美國化學會期刊ACS Applied Materials ＆Interfaces上（IF=""9.23）。該論文是在陳述教授和湘潭大學化學院裴勇教授的幫助和指導下完成的，也得到了國家自然科學基金、中國博士後科學基金等項目的資助。
文章鍊接為：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c20038
