学术动态高水平博士后培养促进我校青年教师发展

     近期，西藏大学理学院黄香副教授在天津大学环境科学与工程博士后流动站上与天津大学、天津化学化工协同创新中心、西藏大学理学院谭欣教授共同合作开展了高性能可见光光催化材料的前沿研究工作，研究成果相继以西藏大学理学院为作者单位、以共同第一作者和通讯作者分别发表在Applied Surface Science（2016, 365:209，IF: 2.711，2区TOP) 、International Journal of Hydrogen Energy（2016，10.1016/j.ijhydene.2015.12.200，IF:3.313, 2区TOP)、Industrial & Engineering Chemistry Research（2015, 54 (33):8193, IF:2.587, 2区TOP，化工三大期刊之一)。

     高性能光催化材料的开发一直是光催化技术发展的热点问题，而现有的光催化材料普遍存在太阳能利用率低和量子效率低两大问题，已成为制约光催化技术发展和太阳能利用的瓶颈。宽带隙（>3.0eV）半导体材料的能带电势位基本上能够满足光化学反应的热力学条件，但可以利用的太阳光能量非常有限(不到5%)；窄带隙（〈2.0eV）半导体虽然可利用的太阳光谱范围很广，但其能带电势位通常很难达到光化学反应的热力学条件。通过能带构造可以对光催化材料进行结构改性而实现宽化导带、提高价带或引入新能级，进而构建出具有窄禁带宽度的高效光催化材料。因此，解决传统光催化材料中存在的热力学可能性与太阳光谱利用范围的矛盾的核心是能带调控理论和方法，即研究具有高光子转化效率的新型半导体材料的设计和制备方法。

     作者研究团队发现，在光催化新材料的结构设计和构造中，异质结结构能够有效抑制光生电子复合、拓宽光谱响应范围、提高量子效率，因此，本研究团队合作开展了如下研究并取得重要进展：

     合作开展的TiO₂-SrTiO₃异质结纳米管阵列薄膜的研究表明，SrTiO₃导带电位与TiO₂导带电位接近，所形成的异质结中间层能阶较低；由于TiO₂较SrTiO₃稍强的亲电性，当光生电子从SrTiO₃导带上跃迁进入中间层内后就会很快跃迁到TiO₂导带上；由于半导体异质结中间层较为狭窄，电子掉落其中后与其它杂质相接触几率较低，则不会因杂质碰撞使传输能力受限，因此可有效提升其迁移速率。电子与空穴分别通过尺寸相当的不同纳米颗粒传输，而较短的光生电子与电极之间距离缩短了电子迁移时间，因而可有效提高量子效率。

     合作开展的BiOBr-TiO₂ p-n结研究表明，BiOX(X=Cl，Br，I)以其特有的晶体结构和电子结构、优良的可见光吸收能力、较高的稳定性和低毒性等优点已成为研究热点之一，但由于BiOBr的导带位置较低、还原性较差，为了提高BiOBr的还原性，本研究团队选择n型半导体TiO₂与p型半导体BiOBr复合并设计构造p-n结，这不仅有利于电子和空穴的分离、提高催化剂材料的量子效率；同时提高光生电子和空穴的分离效率。荧光光谱、瞬态光电流和阻抗谱的测试均有效的证明BiOBr-TiO₂ p-n结具有更高的载流子迁移速度和更低的光生电子和空穴复合率。

     作者研究团队长期致力于太阳能化学转换的光催化材料研究，并持续得到了国家自然科学基金、国家973计划和国家科技基础工作专项、以及天津大学和西藏大学的支持。研究工作通过建立能带调控理论和方法、构建有利于太阳能化学转换动力学条件的表-界面结构，在解决光催化材料普遍存在太阳能利用率低和量子效率低两大问题上不断做出创新性成果。近年来合作研究成果也已经相继发表在国际权威期刊J. Mater.Chem. A (IF:7.443)，Ind. Eng. Chem. Res.(化工三大期刊，IF:2.587),Dalton T. (IF:4.197)等上，是西藏大学与天津大学在人才培养和科学研究上深度合作的重要体现。

（新闻审核：党委宣传部）

（新闻来源：谭欣）