湖南大学尹双凤/申升团队 ACS Energy Lett.: BiVO₄光阳极甘油氧化中电流倍增的化学起源与传输限制

本文以BiVO₄光阳极上的甘油氧化反应为模型，研究了光阳极电流倍增效应的化学起源与关键瓶颈。背景方面，光电化学电池可将太阳能转化为化学燃料，但传统“一光子一电子”框架的效率优化已接近极限，电流倍增效应为突破该瓶颈提供了新路径。研究目的在于揭示电流倍增的化学机制并识别其效率限制因素。研究发现，甘油氧化中间体可通过表面V⁵⁺/V⁴⁺介导的路径将电子直接注入BiVO₄导带，实现单光子驱动多电子转移。结论明确指出，电子传输能力（而非经典的电子-空穴分离）是限制电流倍增效率的决定性瓶颈；通过Mo掺杂增强BiVO₄的电子传输，可将电流倍增因子提升至1.72以上，该设计原则在WO₃和CuWO₄体系中得到验证，为超越传统效率极限提供了普适性策略。