近日，77779193永利官网吕增涛副教授团队及合作者在《Chemical Engineering Journal》（《化学工程杂志》，中国科学院SCI分区一区TOP期刊，影响因子13.3）发表题目为“Atomic-scale anisotropic local electric field of BiOCl for enhanced photoelectrochemical seawater reduction”（《BiOCl原子尺度各向异性局域电场用于增强光电化学海水还原》）学术论文。硕士研究生王菲为第一作者，吕增涛副教授、张倬教授（曲阜师范大学）和孟林兴教授（苏州大学）为共同通讯作者，聊城大学为第一署名单位。
在全球水资源中，海水占比高达96.5%，光电化学海水分解制氢，作为一种极具潜力的绿色制氢技术，备受关注。然而，相关材料在实际应用中却面临着诸多挑战。该团队成功制备出硒（Se）/ 铜（Cu）共掺杂的BiOCl纳米片，为解决上述难题开辟了新途径。BiOCl 作为一种具有潜力的光电化学材料，在应用于光电化学海水还原时存在两大固有缺陷：一是其3.27-3.38 eV的宽带隙，导致仅能吸收紫外光；二是水热法制备的BiOCl通常含有大量氧空位（OV），这虽有一定积极作用，但过多的氧空位会抑制电荷寿命和表面反应动力学，还会成为电子陷阱，降低光电流密度。
针对这些问题，该团队通过一步水热法制备的Se/Cu共掺杂BiOCl纳米片，展现出显著优势：（1）彻底消除氧空位：Se离子成功填充BiOCl纳米片中的氧空位，从根本上解决了氧空位带来的负面问题；（2）形成原子尺度各向异性局部电场：Se和Cu原子分别使BiOCl晶格发生膨胀和收缩，晶格畸变产生了显著的原子尺度各向异性局域电场，对析氢反应起到协同催化优化作用；（3）独特的能带结构：掺杂后BiOCl的带隙宽度并未变窄，但在带隙内出现了缺陷能级，使光电子在可见光激发下仍能保持高能量和快速迁移，而且Cu/Se共掺杂样品的d带中心相比单Cu掺杂样品上移，进一步提升了析氢动力学。
实验结果表明，在AM 1.5G太阳光照下，Cu1%Se1%BiOCl纳米片在天然海水中，-0.2 VRHE时展现出高达-0.015 mA/cm²的光电化学电流密度，极大增强了光电化学海水还原性能。这项研究不仅为这一突破性发现不仅为构建非氧空位诱导的各向异性局域电场提供了切实可行的实验策略，更为光电化学海水还原领域提供了一种具有优异稳定性的阴极材料。该研究对推动光电化学海水分解制氢技术的发展具有重要意义，有望为实现清洁能源的高效转化和全球能源结构的绿色转型提供新的技术支撑。
该工作获得了山东省自然科学基金（ZR2020MA065）、国家重点研发计划（编号：2021YFA1500800）、国家自然科学基金（52025028、52332008、52202272）以及江苏省高等学校优势学科建设工程的支持。
论文全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160774
（审稿：刘才龙）