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重大突破：2024年10月23日，Microstructures副主编、澳大利亚昆士兰大学化工学院王连洲院士、王志亮博士团队在Nature Communications期刊发表题为“Oxygen vacancy induced defect dipoles in BiVO4 for photoelectrocatalytic partial oxidation of methane”的研究论文，在光电催化转化高价值化学品领域取得重要进展。团队成员Li Xianlong、王志亮博士为论文共同第一作者，王志亮博士、王连洲院士为论文共同通讯作者。
在设计高效的光电极进行太阳能转化时，半导体中强大的驱动力电荷分离和转移是至关重要的。尽管缺陷工程和极化协同可以增强这一过程，但它们在光电极中的潜在干扰影响仍不明确。
王连洲：澳大利亚科学院院士，澳大利亚工程院院士，欧洲科学院院士，英国皇家化学会会士，澳大利亚研究理事会桂冠教授（Laureate Fellow），澳大利亚昆士兰大学化工学院终身教授/纳米材料研究中心主任，澳大利亚生物工程与纳米技术研究所（AIBN）资深课题组长。担任澳大利亚科学院国家材料科学与工程委员会主席，以及澳大利亚材料研究协会主席。在国际知名期刊发表研究论文>600余篇，包括Science, Nature Energy, Nature Communications, Angewandte Chemie, Advanced Materials等。总引用次数56,000余次，H因子为 128，连续多年入选科睿唯安 “全球高被引科学家”。
工作亮点：首次将氧空位诱导的缺陷偶极子应用于BiVO4光电极，以实现对光电解甲烷部分氧化过程的调控。通过外部极化处理，能够调节光电极内部电场，优化电荷传输特性，从而提高光电极的光电催化性能。这种方法不仅为光电极的设计提供了新策略，也为理解氧空位在光电极性能调控中的作用提供了新的视角。
图1. NiFeOx/EBVO光电极的水氧化性能。(a)NiFeOx/EBVO-(-150)光电极的形貌。(b)EBVO-(-150)上的NiFeOx非晶层的HRTEM。(c) NiFeOx/EBVO-(-150)中V、Ni和Fe元素映射。(d-e) BVO、EBVO、EBVO-(-150)和NiFeOx/EBVO-(-150)光电极水氧化光电流密度和在1.23 VRHE处对应的IPCEs。(f)在1.23 VRHE下测试NiFeOx/EBVO-(-150)光电极的稳定性和相应氧气的法拉第效率。
图2. NiFeOx/EBVO-(-150)光电极上的甲烷部分氧化性能。(a) NiFeOx/EBVO-(-150)和EBVO-(-150)光电极在CH4和N2流动下光电流密度的比较。(b)在NiFeOx/FTO电极上的甲烷氧化电催化性能。(c)NiFeOx/EBVO-(-150)光电极在1.2 VRHE和甲烷流动条件下光电催化实验中的O2、CH3OH和CO2产物测试。(d)在不同的光电催化测试电位下，NiFeOx/EBVO-(-150)光电极上产生的O2、CH3OH和CO2的法拉第效率和CH3OH的产率。
