光電催化分解水制氫可實現太陽能到化學能的轉化，是獲得清潔能源的一個重要途徑。如何發展具有高效太陽能光電催化性能的半導體光陽極材料是實現太陽能清潔應用的關鍵問題。納米多孔半導體材料因其較高的比表面積、良好的光吸收等優異性能，在太陽能光電催化研究領域備受關注，然而納米多孔材料的光吸收及其光電催化作用機理有待于深入研究。

　　中國科學院蘭州化學物理研究所研究員畢迎普帶領的能源與環境納米催化材料組在半導體納米多孔結構光陽極材料研究領域取得新進展。

　　該課題組在前期鉍系半導體納米材料可控構建及其光電催化性能研究基礎上（J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 19702; Chem Commun, 2015, 51, 2103; ACS Appl. Mater. Inter, 2014, 6, 19488; Chem Eur J, 2013, 19, 9472等），通過涂層焙燒法在FTO基底生長了孔徑在200至700 nm范圍內可控的納米多孔結構BiVO₄光陽極材料。對其光電催化分解水制氫進行研究，結果表明多孔結構BiVO₄的孔徑為400nm時其可見光光電催化性能最佳。對其光學特性及光生載流子遷移進行研究，結果表明孔徑為400nm時該材料表現出優異的多孔光學衍射及干涉作用，有利于可見光在多孔結構BiVO₄光陽極中有效傳輸，從而提高可見光吸收效率。此外，該陽極材料的納米多孔結構有利于光生電荷快速分離，并且遷移至表面的光生空穴較易與H₂O發生氧化反應。該研究結果證實合理調控半導體孔徑可作為一種有效方法用于提高半導體光電催化分解水性能。相關研究成果發表在Nanoscale（Nanoscale, 2015, 7, 20374）上。

　　以上工作得到國家自然科學基金及中國科學院“百人計劃”等項目資助。

多孔結構和粉末結構BiVO₄光陽極材料光電催化機理示意圖