摘要：电荷分离对于实现颗粒光催化剂的高效人工光合作用至关重要，如光催化整体水分解(OWS)、CO2还原和CH4转化等。光生电子和空穴的分离和转移通常与半导体的内在电子结构、结晶度、形貌和缺陷有关。即使是上述方面产生一个不利因素的出现也可能导致电荷分离效果差，这是目前

电荷分离对于实现颗粒光催化剂的高效人工光合作用至关重要，如光催化整体水分解(OWS)、CO2还原和CH4转化等。光生电子和空穴的分离和转移通常与半导体的内在电子结构、结晶度、形貌和缺陷有关。即使是上述方面产生一个不利因素的出现也可能导致电荷分离效果差，这是目前光催化剂效率低下的关键原因之一。因此，探索促进电荷分离的有效策略对于开发高效的人工光催化剂具有重要意义。

近日，中国科学院大连化物所章福祥、南开大学陈闪山、吉林建筑大学杨竞秀和上海科技大学马贵军等选择了一种可见光响应氧化物光催化剂作为模型，即十面体Mo掺杂的BiVO4 (BiVO4:Mo)，晶面间存在空间电荷分离。研究表明，通过简单的NaOH刻蚀处理，可以在{010}表面(电子聚集面)上构建一个电子转移层(ETL)，从而大大提高其电荷分离效率。

结构分析表明，刻蚀层中形成了复杂的缺陷(V位点被Na占据的VO2空位，Na(VO2))，并诱导带边相对于原始{010}表面向下移动，导致形成垂直于{010}方向的外部内置电场。

更重要的是，由于刻蚀层带边在{010}表面的这种下移，{110}面(空穴聚集面)与经处理的{010}面之间的电位差进一步扩大，电场强度增加了12倍，有利于促进面间的空间电荷分离。经过CoFeOx共催化剂的修饰，改性BiVO4:Mo光催化剂在420 nm处的电荷分离效率达到90%以上，其值与天然光合作用系统相当。总的来说，这项工作强调了电荷转移层在促进颗粒光催化剂空间电荷分离方面的重要性和有效性，特别是当它与其他基于“结”的策略相结合时，这可能为开发高效光催化系统开辟了新的领域。

Etched BiVO4 photocatalyst with charge separation efficiency exceeding 90%. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-59076-8

章福祥，中国科学院大连化学物理研究所研究员、博导，“太阳能制储氢材料与催化研究组”组长；国家“杰青”，英国皇家化学会会士，“百千万人才工程”国家级人选，获得“具有突出贡献中青年专家”称号，享受国务院特殊津贴。长期从事太阳能光化学转化研究，在光催化、电催化、材料精准合成、原位表征与催化反应机理研究等方向取得了系列创新性研究成果。已在 Nat. Catal.、Nat. Commun.、Joule、JACS、Angew.和AM等期刊发表系列高水平学术论文。主持承担国家基金委杰出青年基金，优秀青年基金，重点项目；科技部重点研发专项；中国科学院“B类”先导等项目。

陈闪山，博士，特聘研究员，博士生导师，国家级青年人才（海外）。近年来在太阳能-化学能转化领域取得了多项创新成果。发表SCI论文50余篇，其中第一作者或通讯作者在Nat. Rev. Mater.、Joule、JACS、Angew.、ACS Catal.等期刊上发表SCI论文20余篇。担任Frontiers in Nanotechnology期刊副主编、Chemistry - A European Journal和Chemical Synthesis客座编辑以及eScience, Chinese Chemical Letters青年编委，多次受邀担任业内专业期刊通讯评审人。

杨竞秀，师从李灿院士/研究员，博士期间主要从事光催化反应机理的研究。毕业后，加入吉林建筑大学材料科学与工程学院。2016年10-2019年10月，在北京计算科学研究中心开展博士后研究，合作导师魏苏淮教授。博士后的主要研究方向为半导体光电材料的理论研究与设计，参与发表SCI论文36篇，文章总引用次数2808次(google scholar)，H因子21，i10因子26。

来源：MS杨站长