氧空位调控Bi2 WO6 薄膜的光电催化水分解性能研究

针对Bi2 WO6 在光电催化（PEC）水分解中电荷复合率高、光吸收不足等问题，研究人员通过NaBH4 还原法引入氧空位（OV ），使优化后的Bi2 WO6 -17薄膜光电流密度提升至0.076 mA cm?2 （较原始材料提高5倍），为高效太阳能转换提供了新策略。

　　

随着全球能源危机与环境问题日益严峻，利用太阳能驱动水分解制氢成为清洁能源领域的研究热点。Bi₂
WO₆
（BWO）因其稳定的Aurivillius相结构和2.8 eV的适宜带隙被视作理想光电催化剂，但其本征缺陷如光生载流子快速复合、光吸收范围有限等严重制约了实际应用。为此，国内研究人员通过NaBH₄
溶液还原法在BWO薄膜中精准构建氧空位（O_V
），显著提升了其光电催化性能，相关成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

研究团队采用X射线衍射（XRD）精修与密度泛函理论（DFT）计算相结合的方法，系统分析了O_V
对BWO晶体结构与能带的影响；通过滴涂法制备薄膜，并利用不同浓度NaBH₄
溶液进行原位还原；最终通过线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试评估性能。

结构表征与能带分析
XRD显示所有样品均保持正交晶相（JCPDS 79–2381），但NaBH₄
处理导致半峰宽增大，表明晶粒尺寸减小（图S1）。DFT计算证实O_V
在导带下方引入缺陷能级，缩小带隙并增强可见光吸收。

光电催化性能
优化后的BWO-17薄膜在1.23 V vs. RHE下光电流密度达0.076 mA cm^?2
，是原始BWO的5.14倍。起始电位负移表明O_V
有效降低了水氧化反应能垒。

机制阐释
O_V
作为电子陷阱抑制了载流子复合，同时其浅施主特性提升了n型电导率。能带结构的优化进一步促进了电荷分离与传输效率。

该研究不仅为BWO基光电催化剂设计提供了普适性策略，更通过实验与理论的深度融合阐明了O_V
的协同作用机制。值得注意的是，作者团队在CRediT声明中明确分工：Xueyang Leng与Hui Liang负责方法开发，Lina Bai完成DFT计算与论文修订，Xiao Li主导论文撰写，体现了多学科协作的创新研究模式。研究结论为开发高效太阳能转换材料提供了重要参考，尤其对解决传统半导体材料在PEC应用中的瓶颈问题具有指导意义。