为有效利用太阳能资源，开发具有有较低带隙的光阳极，以扩大光谱响应具有重要意义。随着一系列光阳极相的不断发现，迫切需要解决这些新材料的低光电转换效率，这仍然受到一系列因素的限制，包括通过d-d跃迁和激子形成的亚禁带光子吸收，低光激发载流子迁移率，体缺陷复合，较差的界面电荷转移性能，以及高界面缺陷密度等。在新发现的光活性材料中，Cu-V-O组合中的几个相已经显示出初步的应用前景，并可以通过其他光阳极材料开发的策略来优化其中的一些相的性能。

近日，加州理工学院Joel A. Haber，John M. Gregoire报道了使用包含1809个基于Cu₂V₂O₇的光阳极的成分库的喷墨打印技术研究了研究了合金化对β-Cu₂V₂O₇光阳极性能的影响。

文章要点

1）研究人员将六种元素（Zr，Ca，Hf，Gd，La和Lu）制成合金，并在高达7 at%的浓度下成对共合金化成富Cu、化学计量比和缺Cu的主体Cu₂V₂O₇。研究发现，在β-Cu₂V₂O₇中合金化Ca后，在pH为9.2电解液中的析氧光电流提高了1.7倍。

2）基于空穴清除剂以表征体电荷分离和传输的实验结果表明，通过与Hf、Zr和La合金化，光活性提高了2.2倍，在与Ca共合金化这些元素时，光活性提高了2.7倍。

3）在光活性增强的同时，在1.5 eV和2 eV之间的光子吸收也大大减少，这一范围与β-Cu₂V₂O₇的高激子吸收一致，这将促使人们进一步研究这些共合金成分是否可能破坏迄今性能有限的激子状态的稳定性。

Newhouse et al., Enhanced Bulk Transport in Copper Vanadate Photoanodes Identified by Combinatorial Alloying, Matter (2020)

DOI：10.1016/j.matt.2020.08.032

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.08.032