东南大学在半导体异质结的制备及其光电化学应用取得重要进展

近日，东南大学材料科学与工程学院郭新立教授研究团队在石墨相氮化碳半导体异质结的制备及其光电化学应用方面的研究取得重要进展，相关成果于11月11日以“Plasma- assisted liquid-based growth of g-C3N4/Mn2O3 p-n heterojunction with tunable valence band for photoelectrochemical application（具有可调价带的g-C3N4/Mn2O3 p-n异质结的等离子体辅助液相生长及其光电化学应用）”为题发表在催化领域顶刊Applied Catalysis B: Environmental(影响因子: 24.319)上。 

光电化学反应体系中g-C3N4/Mn2O3/FTOp-n异质结电荷迁移的示意图

该研究工作在氟掺杂氧化锡（FTO）导电玻璃衬底上使用特殊的三聚氰胺-氰尿酸超分子前驱体络合物，通过等离子体辅助液相方法生长出g-C3N4/Mn2O3 p-n异质结，展示出显著增强的光电化学性能。以g-C3N4/Mn2O3/FTO为光电极，不仅具有高的机械强度和循环稳定性，而且易于循环利用，解决了传统光电极难以回收利用的瓶颈问题。此外，研究发现g-C3N4/Mn2O3 p-n异质结界面处的内建电场可以促进光电子的转移，并导致g-C3N4的价带和Mn2O3的导带中的电子和空穴的积累。在光照条件下，光生电子被转移到FTO的衬底，并进一步转移到外部电路；而且，Mn2O3中含有大量不同氧化态的Mn位点，这在OER反应中起着重要作用。所开发的等离子体辅助液相生长方法可以扩展到其他类型的异质结的制备中，并有望成为规模化制备光电极的有效途径。

该论文第一作者是材料科学与工程学院博士生郑燕梅，郭新立教授为第一通讯作者，东南大学材料科学与工程学院为第一完成单位。