你有没有想过，风一吹，就能造氢
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中国石油大学(北京) 沉质油全国沉点尝试室 光催化课题组最新顶刊成就给出答案：他们在光阳极里参与“多巴胺”作为分子桥，把NiFeOx和Co:BiVO₄牢牢“粘”在一路，界面电场加强1.9倍，电子注入效能飙到84.4%，光电流达5.47 mA/cm?，氧气法拉第效能95.03%。更酷的是，共统一个紧凑的风能网络器，风一吹，就能陆续驱动水分化，风电转换效能高达49.5%。从风到氢，趁热打铁。这项钻研为离网自供电造氢打开了新思路。

第一作者：安攀?

通讯作者：王雅君 教授

颁发期刊：Applied Catalysis B: Environment and Energy

影响因子(IF):21.1

尝试方向：自驱动光电化学水氧化

颁发单元：中国石油大学（北京）沉质油全国沉点尝试室 光催化课题组

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.126953

MC-SPB10

感激教员支持和认可！

本钻研通过引入聚多巴胺（PDA）中央层构建界面电场，加快了NiFeOx/Co:BiVO₄光阳极中的电子注入，显著降低了水氧化反映的动力学阻碍的表加偏压。进一步地，将摩擦纳米发电机（TENG）与电磁发电机（EMG）耦合，高效采集环境风能并转化为驱动偏压，从而实现了无需表部电源辅助的高效自驱动水分化。

光电化学水氧化受限于缓慢的界面电荷转移和脆弱的催化剂-光阳极接触。我们引入聚多巴胺（PDA）中央层，桥接NiFeOx和钴掺杂钒酸铋（Co:BiVO4），形成缜密的配体键合界面，拥有强电子耦合。该桥接加强了界面电。↖EF）强度，加快了载流子分离和转移，抑造了表表复合，不变了析氧中央体，降低了动力学势垒和表加偏压。第一性道理密度泛函理论结合晶体轨路哈密顿布居分析批注PDA改善了Fe位点对氧化中央物种的吸附，同时M-O成键态降低了决速步（RDS）能垒，该催化剂阐发出优异的催化活性。在AM 1.5 G光照下，优化后的光阳极在1.23 V vs. RHE下提供5.47 mA/cm?的光电流密度和95.03%的氧气法拉第效能，且不变性优异。由于电极在低能量输入下运行，我们展示了一个关环自供电系统，其中紧凑的摩擦电和电磁网络器以49.5%的风电转换效能，为环境风下的陆续水分化提供足够电力，实现近化学计量的气体析出。

图1.TENG–EMG的构建与机能。(a)TENG–EMG模型示意图。(b)TENG的工作道理。(c)EMG的工作道理。(d)TENG产生的短路电流。(e)TENG 产生的开路电压。(f)EMG产生的短路电流。(g)EMG产生的开路电压。(h)TENG–EMG系统的整流后短路电流。(i)TENG–EMG的整流开路电压。

图5.原位 FTIR与ESR对O₂天生蹊径的监测及DFT推算了局。KPFM 图像显示在表表电势模式下

(a)NiFeOx/Co:BiVO₄，

以及(b)NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄?

在暗态及光照前提下的了局。

(c)沿NiFeOx/Co:BiVO₄

及NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄

线绘造的表表电势散布曲线。

NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄

光电阳极在反映过程中获得的

(d)二维热斑成像图

(e)三维散布图的原位FTIR光谱。NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄

光电阳极在反映过程中获得的(f)二维热斑成像图及

(g)三维图谱的原位ESR谱图。

(h) NiFeOx/Co:BiVO₄

与(i)NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄

的差分电荷密度及Bader电荷散布。

(j)NiFeOx/Co:BiVO₄

与NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄

光电极上AEM反映蹊径的示意图。OER自由能图别离对应(k)0V及(l)1.23V电位。

NiFeOx/Co:BiVO₄与NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄

的23V。

(m)NiFeOx/Co:BiVO₄

与NiFeOx/PDA/Co:BiVO₄

中吸附 (m)*OH、*O及*OOH中央体时，M–O键的晶体轨路哈密顿群居推算了局（COHP）。

图6.自驱动水氧化系统的矫捷性与不变性。(a)基于TENG–EMG网络的自驱动光电催化水氧化系统示意图。(b)该器件全尺寸实物图。(c)TENG–EMG在分歧转速下的输出电位。(d)自供电水氧化系统的循环不变性。