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基于BiVO4的高效太阳能水分解光催化剂设计研究新进展

DOI：10.1016/j.cattod.2019.01.067 期刊：Catalysis Today 出版年份：2019 更新时间：2025-09-22 20:09:59
摘要： 光催化和光电催化均被视为解决能源与环境危机的有前景途径。特别是光(电)化学（PEC）水分解因其能以最小碳足迹将太阳能转化为化学能、生产高能量密度燃料而受到广泛研究。近年来，钒酸铋（BiVO4）因其可见光活性、有利的导带和价带边缘位置以及低成本的简易合成路线备受关注。然而，BiVO4仍存在载流子分离效率低和表面析氧动力学缓慢的缺陷。为克服这些弱点，研究者提出了多种改性策略——包括纳米结构形貌调控、元素掺杂、异质结构建（尤其是Z型结构）、等离子体增强和表面钝化等——以提升其PEC活性。本简评总结了BiVO4基光催化剂与光阴极设计的最新进展，展示迄今性能最优的BiVO4基光电电极结构，并探讨了促成这些卓越性能的关键参数。
作者： Zeli Wang，Xiaolei Huang，Xuesen Wang
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研究概述 实验方案

研究目的

总结近期BiVO4基光催化剂在高效太阳能水分解设计方面的最新进展，重点关注克服载流子分离效率低和析氧动力学缓慢等限制因素。

研究成果

该综述指出，形态控制、元素掺杂和异质结构构建等改性策略能显著提升BiVO4基体系的PEC性能。但要实现经济可行性仍需进一步改进，而深入理解这些改性方法有助于设计出适用于工业规模太阳能收集的新型器件。

研究不足

该论文是一篇综述，未开展原创实验，因此未具体说明实验局限性。文中讨论了BiVO4的固有局限（如载流子分离效率低和析氧动力学缓慢），以及各种策略如何致力于克服这些问题。

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