西安交大科研团队在缺陷工程改变光电子转移路径领域取得重要进展

光催化技术作为一种可持续能源转换方案，其效率受限于光激发电子-空穴的快速复合。有效调节光电子转移路径，抑制电子-空穴对的重组，是提升光催化性能的关键。

西安交通大学、北京理工大学和澳大利亚阿德莱德大学的研究团队，通过缺陷工程策略，在紫磷锑（VPSb）中引入磷和锑空位，构建了导带底（CBM）附近的浅层陷阱态（VPSb-v），从而改变了光电子转移路径。

时间分辨吸收光谱结果表明，这些陷阱态显著缩短了光生电子从陷阱态到助催化剂Pt的转移时间（从6892 ps降至542 ps），同时延长了其回到基态的时间（从235 ps增至10982 ps）。这表明陷阱态充当了光生电子的储存库，一部分电子直接转移至助催化剂参与催化反应，另一部分则先被储存，随后再转移参与反应。

研究发现，引入陷阱态的VPSb-v光催化产氢率高达5216 μmol g⁻¹ h⁻¹，并展现出优异的循环稳定性，大幅超越现有非金属半导体光催化剂。

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该研究成果以“紫磷锑缺陷工程调控光生电子转移路径，提升光催化产氢性能”为题，发表在催化领域顶级期刊《应用催化B：环境与能源》（Applied Catalysis B: Environment and Energy, IF=22.1）上。 西安交通大学赵雪雯、北京理工大学白晓璐等为论文共同第一作者，西安交通大学张锦英教授、北京理工大学宋寅教授、西安交通大学刘志杰教授和澳大利亚阿德莱德大学Shaobin Wang教授为通讯作者。 该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

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 2025-02-19