釩酸鉍(BiVO4)作為光電化學水分解的光陽極材料一直很有前景，其短電荷擴散長度引起的電荷復合問題引起了人們對異質結構光陽極的極大關注。二氧化鈦(TiO2)由于其相對正的價帶邊緣和低電導率而不是理想的BiVO4的空穴阻擋層。在此，首爾國立大學Ho Won Jang課題組提出了一種TiO2納米結構的晶面工程來調控能帶結構，以作為BiVO4納米點的空穴阻擋層。
研究人員設計了兩種類型的TiO2納米結構，分別是具有(001)和(110)晶面的納米棒(NRs)和納米花(NFs)，并構建了BiVO4/TiO2異質結構光陽極。在TiO2納米結構表面共形電沉積BiVO4納米點后，BiVO4/TiO2 NFs的光電流密度是TiO2 NFs的4.7倍；而BiVO4/TiO2 NRs的光電流(0.35 mA cm-2，1.23 V vs. RHE)明顯低于TiO2 NRs(0.91 mA cm-2，1.23 V vs. RHE)，并且BiVO4/TiO2 NRs在390 nm波長下1.23 VRHE處的IPCE顯著降低至22%，這表明在TiO2 NRs上引入BiVO4后有大量的電荷復合。電荷載流子動力學分析表明，這種差異是由晶面工程TiO2的電荷分離能力造成的；紫外光電子能譜(UPS)顯示TiO2納米結構的帶邊緣位置顯著依賴于它們的晶面，由于具有(110)面的TiO2 NFs具有相對負的帶邊緣，作為空穴阻擋層，它們與BiVO4納米點形成II型異質結。此外，由于納米結構TiO2上BiVO4電沉積的趨勢不同，TiO2的初始面對BiVO4/TiO2的最終結構具有決定性的影響?？傊婀こ淘谟绊戨姾煞蛛x和確定光活性方面起著關鍵作用，該發(fā)現(xiàn)提供了一種可行的途徑來調整各種金屬氧化物，以用作理想的太陽能水分解的光電極。Crystal Facet Engineering of TiO2 Nanostructures for Enhancing Photoelectrochemical Water Splitting with BiVO4 Nanodots. Nano-Micro Letters, 2022. DOI: 10.1007/s40820-022-00795-8
