光生电荷的分离和传输效率是限制光转换效率的主要因素。构筑异质结被认为是提高光电阳极光生载流子分离和传输性能最有效策略之一。而大多数研究人员仅关注于新型高效异质结光电极的设计和制备，异质结界面结构对光生载流子分离和传输性能影响被忽略。
刘灿军副教授课题组通过原位转化的法制备了TiO2/BiVO4异质结光阳极，表征结果显示异质结界面具有晶面取向统一的特征(TiO2-110/BiVO4-202)。与采用简单的浸渍焙烧法制备的随机晶面取向的TiO2/BiVO4光电阳极(S-TiO2/BiVO4, 0.04 mA/cm2,1.23 Vs. RHE)相比，原位转化法制备的TiO2/BiVO4光电阳极(I-TiO2/BiVO4)具有显著提高的PEC性能，在无助催化剂的情况下，在1.23 Vs. RHE的可见光照射下，I-TiO2/BiVO4的光电流密度约为2.2 mA/cm2。光电化学分析结果表明这主要是由于I-TiO2/BiVO4在异质结界面上有明显更快的电子转移速率。此外，密度泛函理论(DFT)计算表明，BiVO4-202表面具有更高的费米能级，能与金红石型TiO2-(110)形成有效的II型异质结，从而促进了光生电荷的分离。这项工作进一步证实了异质结界面结构特征对光电催化性能有着显著的影响。
图1. TiO2/BiVO4异质结光电阳极光电分解水的机理
相关研究成果以“Activating TiO2/BiVO4 Film for Photoelectrochemical Water Splittingby Constructing the Heterojunction Interface with a Uniform Crystal Plane Orientation”为题发表在美国化学会期刊ACS Applied Materials ＆Interfaces上（IF=""9.23）。该论文是在陈述教授和湘潭大学化学院裴勇教授的帮助和指导下完成的，也得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目的资助。
文章链接为：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c20038
