近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員范峰滔、中科院院士李燦團隊與德國亥姆霍茲柏林能源與材料中心博士Thomas Dittrich合作，聯合利用斷層掃描光電壓成像（Tomographic-SPVM）、時間分辨表面光電壓方法（TPV）在研究半導體光催化劑微納米尺度電荷分離過程中缺陷的重要作用方面取得新進展。相關研究成果發表在《納米快報》（Nano Letters）上。
缺陷普遍存在于半導體光催化劑中，它形式多樣，在光生載流子分離過程中扮演著多重角色：一方面缺陷可以捕獲光生載流子，促進電荷分離；另一方面它又可以成為光生載流子的復合中心，降低電荷分離效率。因此，研究缺陷在光生電荷分離過程中的作用機制，對于提高太陽能光催化轉換效率具有重要的指導意義。然而，由于光生電荷的分離過程發生于微納米尺度，其壽命橫跨12個數量級，探討缺陷在這一過程中的重要作用是一項非常具有挑戰性的工作。
在該研究中，研究人員利用時空分辨表面光電壓光譜方法，探討了Cu2O光催化顆粒近表面的捕獲空穴本征缺陷VCu和捕獲電子人造缺陷H-VCu在光生電荷分離方面的作用機制。
研究表明，近表面100nm之內的缺陷種類主導光催化劑表面的載流子分布類型，進而決定其光（電）催化性能。當近表面區以H-VCu為主導時，光生電子被該缺陷捕獲，克服Cu2O半導體內建電場本身對光生電子的驅動作用，使得SPV信號反轉。Cu2O瞬態SPV表明，在高于帶隙的光激發下，長時間尺度上本征缺陷會增加光生載流子的壽命，而人造缺陷則會克服內建電場的作用，造成電荷分離方向的反轉。進一步，該團隊通過斷層掃描光電壓成像方法發現，H-VCu缺陷主要存在于100nm的區域內，會使Cu2O內建電場由1.3kV/m增至4.2kV/m；光生電荷分離過程是H-VCu缺陷和內建電場的共同作用，隨著深度的增加，電荷分離會由H-VCu缺陷主導過渡到由內建電場主導。該工作在光電催化的缺陷態促進電荷分離研究方面具有重要意義。
該工作得到國家自然科學基金、中科院科研儀器設備研制項目和所長基金的資助。
大連化物所等利用斷層掃描光電壓成像方法揭示缺陷促進電荷分離新機制
在國家自然科學基金、廣東省重點領域研發計劃等項目資助下，華南師范大學化學學院蘭亞乾/劉江教授、李寧研究員團隊，在功能化共價有機框架材料光催化轉化研究領域取得重要突破。相關成果近日發表于《德國應用化學國......
近日，中國科學院上海有機化學研究所朱正江團隊與陳以昀團隊，攻克了生理狀態下亞細胞脂質動態監測的領域挑戰，首創了亞細胞光催化疊氮鄰近標記脂質組學技術。這一技術通過高分辨質譜驅動的原位脂質組學分析，實現了......
華東理工大學化學與分子工程學院教授張金龍團隊，提出了一種基于過渡金屬過氧化物的水相光催化方法，不僅為聚酰胺塑料的化學回收提供了一種高效、環保的新方法，還為其他類型塑料廢棄物的高效轉化提供了新的思路。近......
華南師范大學化學學院蘭亞乾/路猛研究團隊首次報道了通過合理調控三維共價有機框架材料（3DCOFs）中的金屬活性位點和局域氫轉移效應實現高效光催化乙炔半加氫制乙烯。近日，相關成果發表于德國《應用化學》期......
近日，中國科學院海洋研究所在綠色合成光催化防污材料方面取得新進展，相關成果發表在國際學術期刊《分離純化技術》。生物污損問題對海洋資源開發和海事活動構成了嚴峻挑戰，因此，開發綠色且持久的海洋防污材料顯得......
近日，西安建筑科技大學交叉創新研究院修復生態學研究團隊在光催化降解抗生素領域取得進展，以活化生物炭（ACB）為載體，通過水熱反應聯合化學共沉淀法研發了新型N,S共摻雜生物炭基Ag3PO4復合光催化劑（......
科技日報北京10月8日電（記者劉霞）韓國高級科學技術研究所科學家憑借光催化技術，成功地從分子中提取出一個氧原子，并巧妙地用氮原子取而代之。最新研究有望改變藥物制造方式。相關論文發表于最新一期《科學》雜......
中國科學技術大學江海龍教授團隊聯合羅毅教授和江俊教授團隊在人工光合成研究中取得新進展。研究成果以“Dynamicstructuraltwistinmetal–organicframeworksenha......
近日，華南師范大學化學學院教授嚴勇和教授蘭亞乾團隊在新型三維共價有機框架的光催化領域取得了重要研究進展。相關成果發表在《國家科學評論》（NationalScienceReview）。光誘導電子轉移可以......
近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員王峰、副研究員羅能超團隊發表光催化生物質精煉的催化劑設計綜述性文章，總結了光催化劑的表面結構、電子結構以及助催化劑等因素對生物質精煉中的界面電荷轉移和自由基反應......