李自新，李浩浩，武 翔，孙 龙

(1.温州大学化学与材料工程学院，浙江省碳材料技术研究重点实验室，浙江 温州 325000；2.维尔利环保科技集团股份有限公司，江苏 常州 213125；3.郑州大学材料科学与工程学院，河南 郑州 450002)

CuBi2O4的价带和导带边分别来自于Bi 6s和Cu 3d轨道[1]。p型CuBi2O4的禁带宽度为1.5～1.8 eV，是一种良好的光能吸收剂，有作为光电阴极用于PEC系统的潜力。Arai等人[2]首次在窄带隙光电催化剂中发现，CuBi2O4是一种具有可见光响应的光电阴极。然而，CuBi2O4的空穴载流子的输运较差，在很大程度上限制了STH转换效率。Berglund等人[3]对CuBi2O4进行了综合评价，并对CuBi2O4半导体的局限性提出了重要的见解。结果表明，CuBi2O4薄膜的光吸收相对较弱，对带隙以上光子能量的吸收不是急剧增加，而是逐渐增加。也有报道称，这种半导体的直接带隙无法确定。因此，CuBi2O4光电阴极的光吸收、载流子的收集能力和稳定性等都需要增强，已经有各种策略来解决其关键的局限性。尽管人们对CuBi2O4光电阴极的性能进行了一些改进，但所制备的光电阴极的电流密度仍小于1mA·cm-2，这可能是CuBi2O4的载流子迁移率低、表面表观复合和固有的不稳定性所致[3-4]。目前主要有以下几种方法用于改善CuBi2O4的性能。

1 在CuBi2O4和导电衬底之间插入 透明的空穴传输层

在FTO和CuBi2O4之间引入更有利的接触层可以提高其PEC性能。Cao等人[5]在FTO和CuBi2O4之间使用了Au薄层，并报道了CuBi2O4晶体薄膜的质量有改善。CuBi2O4/Au界面有助于光激发空穴转移到背面接触[图1(a)]。FTO/Au/CuBi2O4阴极在0.4V(vs. RHE)时的光电流为-0.3mA·cm-2，是FTO/CuBi2O4光电极的2倍多[图1(b)]。Lee等人[6]发现，在CuBi2O4和FTO之间沉积NiO薄膜，可以提高CuBi2O4光电阴极的PEC性能。……