我国稀土元素掺杂水滑石类电催化剂材料研制取得新进展

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6日从内蒙古大学获悉，该校化学化工学院课题组近日在国际知名期刊ACS Catalysis上发表最新科研成果：钇调控镍铁层状氢氧化物电子结构增强半导体光电催化性能。该研究结果是国内稀土元素掺杂水滑石类电催化剂方面取得的新进展，得到国家自然科学基金等多个项目的支持。据介绍，水滑石类材料是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键组装而成的化合物，具有合成方法简单等优点，被广泛应用于光电催化等领域，而析氧反应中因其四电子转移过程和缓慢的反应动力学使得电催化反应受到一定限制。因此，进一步将其作为助催化剂修饰到半导体上时，会影响光电催化反应中电子空穴传输，从而导致在半导体内部和表界面发生电荷的二次复合。鉴于此，如何设计高活性的水滑石基助催化剂材料提高半导体光电催化性能成为当前研究领域的重点。王蕾科研团队通过使用一步水热法制备了铁镍钇三金属水滑石材料。钇元素的引入不仅改变了催化剂的材料结构，而且提高了其导电性，加强了金属元素之间的相互作用增强了活性。数据证明，这种助催化剂修饰到四氧化钒铋半导体后，进一步提高了半导体内部的电荷传输，提高表了面水氧化动力学。优化条件下的铁镍钇四氧化钒铋半导体在1.23弗尔赫电压下获得5.20毫安每平方厘米的光电流密度，在0.8弗尔赫下达到近25小时的稳定性。