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利用光催化劑技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為清潔能源（如氫能）被認(rèn)為是緩解全球能源危機(jī)切實(shí)可行的解決途徑，元素?fù)诫s是改良光催化劑性能的有效方法，但也容易導(dǎo)致載流子復(fù)合幾率增加，降低光催化劑性能，成為該技術(shù)的缺陷。

為攻克這一缺陷，近期，材料科學(xué)與工程學(xué)院陸春華教授團(tuán)隊(duì)與澳大利亞昆士蘭大學(xué)王連洲教授團(tuán)隊(duì)合作，報(bào)道了一種通過(guò)表面梯度擴(kuò)散摻雜方法制備的非均勻磷摻雜的硫化鎘納米棒光催化劑。結(jié)合DFT理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，解析出該光催化劑具有梯度分布的摻雜元素，從而誘導(dǎo)了光激發(fā)下的能帶彎曲，形成了具有驅(qū)動(dòng)載流子遷移至材料表面的定向電場(chǎng)。這種特殊的能帶結(jié)構(gòu)分布具有與“量子阱”相反的特征，經(jīng)過(guò)研究，將其命名為“反量子阱”能帶結(jié)構(gòu)。在沒(méi)有助催化劑的條件下，該材料在可見(jiàn)光下的產(chǎn)氫速率高達(dá)194.3?mol h-1 mg-1，是未摻雜樣品的58.3倍，并且在420 nm的產(chǎn)氫量子效率達(dá)到了8.2%。該研究揭示的內(nèi)建定向電場(chǎng)的作用機(jī)制有助于指導(dǎo)其他高性能半導(dǎo)體光催化劑的開(kāi)發(fā)，該成果日前刊登在材料和納米領(lǐng)域國(guó)際Top期刊《Nano Letters》（2017，IF=12.712）。

這是本年度繼在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)頂級(jí)雜志Chemical Reviews（2017，IF=47.928）發(fā)表“Selectivity Enhancement in Heterogeneous Photocatalytic Transformations”一文后，陸春華、許仲梓教授團(tuán)隊(duì)又一項(xiàng)代表性工作。

附：文章鏈接http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b01147

作者：黃亨明；單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院；審核人：呂憶農(nóng)