目的
钒酸铋（BiVO₄）等光催化材料在光解水等领域具有极高的应用价值，电子缺陷态与表面钝化是限制其性能的核心因素。光催化材料可制备为粉末、多孔层或薄膜等多种形态，这类材料的简便、非接触式光电表征目前仍存在技术挑战。
解决方案
采用直流（开尔文探针模式，测试接触电势差变化 DCPD）与交流（调制）模式的表面光电压（SPV）光谱技术，可通过非接触式、高灵敏度测试，检测粉末、多孔层、薄膜样品在缺陷态激发下电荷分离产生的极微弱 SPV 信号 [1]。
应用示例
图 1 为钒酸铋薄膜、多孔层与粉末样品的调制 SPV 幅值光谱 [2]，可精准测得钒酸铋 2.5 eV 的带隙跃迁起始边、指数带尾能量参数，以及缺陷相关跃迁信号。图 2 为负载 V₁₃O₁₆的多孔钒酸铋层，分别负载与未负载钝化型磷酸钴（Co-Pi）助催化剂的 DCPD 光谱 [3]。
参考文献
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, “Surface photovoltage analysis of photoactive materials”, World Scientific, 2020.
[2] S. Fengler, et al., „Characterization of BiVO4 powders and cold gas sprayed layers by surface photovoltage techniques“, Catalysis Today 321 (2019) 34.
[3] H. Ren, et al., „Manipulation of charge transport by metallic V13O16 decorated on bismuth vanadate photoelectrochemical catalyst“, Adv. Mater. (2019) 1807204.
图 1: 钒酸铋（BiVO₄）薄膜（黑色）、多孔层（红色）、粉末（蓝色）的样品形貌图与调制 SPV 幅值光谱，已标注带隙位置
图 2: 负载 V₁₃O₁₅钒氧簇的多孔钒酸铋层，分别负载（红色曲线）与未负载（蓝色曲线）磷酸钴助催化剂的接触电势差变化（DCPD）光谱
相关解决方案与行业: 外延层及薄膜材料
