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内建电场调控光生电荷分离效率的研究进展

2021-07-15周月娥陈雪冰

石油化工高等学校学报 2021年3期

周月娥,陈雪冰,张 静

(辽宁石油化工大学辽宁省先进清洁能源材料化学工程实验室,辽宁抚顺113001)

随着全球经济的高速发展,能源危机以及环境污染问题变得越来越严峻[1-3]。为应对这两大难题,愈来愈多的科学家致力于发展新型且无污染的可再生能源,如太阳能、风能、地热能等,以确保人类社会的可持续发展。太阳能因其储量丰富、可就地开发利用、不会影响生态平衡等优点备受关注。光催化是太阳能利用的有效途径之一,基于半导体材料的光催化技术在解决能源短缺和环境污染等问题方面具有重要应用前景,然而大部分半导体光催化材料都面临着光生电荷(光生电子和空穴)复合效率高等瓶颈问题,从而限制了光催化技术的实际应用[4]。

在半导体物理中,内建电场通常是指半导体中由于内部作用而形成的电场[5]。通过合理的构建内建电场可以实现光生电子和空穴的有效分离,达到提高光催化活性的目的[6]。在光催化剂中内建电场能够驱动光生电子和空穴的分离,因而成为提高光生电荷分离效率的重要方法之一。本文首先阐述了半导体催化剂的光催化原理,在此基础上综述了近年来利用内建电场调控光催化剂中光生电荷分离的最新进展,介绍了内建电场的产生机制,包括半导体p-n结、异相结、极化表面和铁电材料极化等方式,并对未来内建电场调控半导体光催化材料的发展方向进行了展望。

1 光催化原理

通……

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