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能源危机、环境问题日渐严重,在此背景下,利用半导体光电功能材料实现太阳能的有效转化和储存显得尤为重要。单斜相钒酸铋(BiVO4)作为良好的可见光响应催化剂,具有无毒、价廉、带隙合适、物化性质稳定等优点,在光解水产氧、降解污染物、太阳能电池等领域有广泛应用。然而,BiVO4的实际光电转化效率仍较低,一个主要原因是其光照后形成的光生电子-空穴对极易发生复合反应。多金属氧酸盐(POMs),作为一种良好的电子接受体,可以有效地捕获并传输半导体导带上的光生电子以抑制载流子的快速复合,进而提高半导体的光电性能。本文以BiVO4为主体材料,POMs为修饰组分,选用不同方法制备BiVO4及其复合膜电极,并对它们的光电性能进行了详细的研究。具体工作如下:1.以Bi(NO3)3·5H2O、NH4VO3为原料,采用湿化学法合成钒酸铋。通过浸渍法引入多酸,并选用刮涂法制备BiVO4及BiVO4/POMs复合膜电极。可见光下的光电催化测试表明,多酸的引入能明显提升BiVO4的产氧性能,且多酸的种类和含量对光电响应影响较大。其中,B-Co-2复合膜电极展现了最好的光电响应,其提升倍数为2.6。可见,多酸有效抑制了BiVO4中光生电子-空穴对的快速复合,我们通过表面光电压和荧光测试证明了这个机理。2.采用金属有机分解法制备了BiVO4、BiVO4/NiTsPc、BiVO4/PW12和BiVO4/PW12/NiTsPc纳米膜电极。线性扫描伏安曲线测试表明,引入PW12能显著提升BiVO4的光电催化产氧性能,提高倍数为4.0;且NiTsPc的引入能进一步增强BiVO4/PW12复合材料的光电响应,总的提高倍数为5.4。此外,单独引入NiTsPc也能在一定程度上提高BiVO4的光电性能。瞬态光电流曲线和电化学阻抗谱的测试也证实了上述结论。在复合体系中,PW12有效捕获并传输了光生电子,而NiTsPc起到了良好的空穴传输作用。3.以Bi2O3和V2O5为原料,通过球磨法制备BiVO4纳米粒子。引入PW12后,采用丝网印刷技术将BiVO4及其复合物制成膜电极。以上述电极为光阳极组装无染料太阳能电池,并进行I-V曲线的测试。与BiVO4光阳极相比,复合光阳极的短路电流和开路电压都有大幅度的提升,提高倍数分别为2.9和2.1。电化学阻抗谱和表面光电压谱表明,PW12的引入有效地抑制了钒酸铋中载流子的快速复合并加快了其转移,最终提高了钒酸铋的能量转换效率。