元素百科为您介绍中国科学院大华研究所研究实现光催化助催化剂调节内建电场成像。近日，中国科学院大连化学研究所朱健博士、范峰涛研究员、李灿院士利用自主研发的空间区分太阳能燃料转化过程中表面光电压谱和开尔文探针成像系统的作用，发现纳米尺度助催化剂能有效调节光催化材料中电场建设的方向和大小，界面形成高达2.5kV在/cm内建电场，局部光电压值可增加80倍。本研究揭示了助催化剂增强光催化甚至热催化性能的新机制。在最近出版的纳米快报上发表了这篇文章。
助催化剂是利用光催化和光催化转化太阳能到化学能的重要组成部分。大多数光催化系统都需要引入助催化剂（cocatalyst）大大提高光催化活性。人们一直不清楚助催化剂在上述转化过程中的真正作用。其中一个重要原因是光生电荷作为光催化过程中的一个重要反应中间物，参与了绝大多数催化反应基元的步骤，因此光催化性能的提高不能简单地归因于催化促进的表面反应动力学。研究团队利用自主研发的空间区分表面光电压谱和开尔文探针成像系统，发现以Bivo4为代表的模型系统区域沉积助催化剂后，助催化剂和光催化材料界面的空穴转移大大增强。令人惊讶的是，未携带助催化剂的区域内建电场的方向发生了逆转，强度增加。实验数据和数值模拟的结果进一步表明，引入催化剂有效地增加了空间电荷层的大小，使其从两个独立相反的内部电场转变为相互连接、相同方向的内部电场，大大提高了电荷分离的能力。
研究还发现，使用双助催化剂可以协同增加内部电场。表面光电压成像研究表明，引入助催化剂在界面上形成高达2.5kV/cm的电场有效地将电子和空穴分离在空间中。这一结果与之前的研究形成了光生电荷成像研究的系统性，揭示了电场在构建高效太阳能燃料转化过程中的决定性作用。
