黃維/王松燦/王連洲等Angew.: 含有氧空位的活性VOx層,助力BiVO4光電陽極實現高效光電化學水分解 2023年10月12日 上午12:19 ? 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 8 釩酸鉍(BiVO4)是最有前景的光電化學(PEC)水分解半導體之一,因為它具有狹窄的帶隙(2.4 eV)和低成本特性。然而,在原始BiVO4薄膜中的低載流子遷移率(0.044 cm2 V?1 S?1)和短空穴擴散長度(70 nm)引起嚴重的電荷復合。同時,由于析氧反應(OER)涉及四個電子的轉移,在OER過程中的動力學非常緩慢,這也會導致嚴重的表面電荷復合。在PEC水分解過程中,BiVO4光陽極也存在嚴重的光腐蝕,導致穩定性較差,這嚴重限制了其在PEC水分解中的大規模應用。 為解決上述問題,西北工業大學黃維、王松燦和昆士蘭大學王連洲等通過典型的光輔助電沉積工藝,在BiVO4光陽極上設計了一種具有富氧空位的VOx析氧共催化劑(BVO/VOx),其能夠有效加速OER動力學。 在PEC水分解性能測試實驗中,優化后的BiVO4/VOx光陽極在1.23 VRHE時表現出較高的光流密度(6.29 mA cm?2),幾乎是純的BiVO4的四倍;BiVO4/VOx的電荷轉移效率(?trans)達到96%,高于大多數報道的最先進的BiVO4/析氧助催化劑光陽極。此外,在0.6 VRHE下,該催化劑在AM 1.5 G光照下連續反應40 h,其光電流僅降低了11.7%,表明BiVO4/VOx光陽極具有良好的穩定性。 實驗結果和密度泛函理論(DFT)計算表明,富氧空位的VOx在V軌道上具有大量未配對的電子,導致形成未配位位點的存在;因此更多的水分子可以吸附在活性位點上,這使得在VOx/電解質界面上電荷轉移的電導率顯著提高。 此外,BVO和VOx之間共享的V-O鍵也有效地促進了電荷轉移,進而大大提高了對OER的催化活性。綜上,這項工作證明了釩基催化劑在PEC水氧化中的潛力,有利于推動用于太陽能-化學能轉換的釩基催化劑的進一步發展。 A BiVO4 Photoanode with a VOx Layer Bearing Oxygen Vacancies Offers Improved Charge Transfer and Oxygen Evolution Kinetics in Photoelectrochemical Water Splitting. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202217346 原創文章,作者:Gloria,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/12/0afff60be9/ 催化 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 武培怡/焦玉聰Small:實現水系鋅電池無枝晶和副反應的電解液添加劑 2023年10月23日 ?華理/港科大AEM:水系鋅電池的鋅沉積機理和壓力效應:理論與實驗相結合的研究 2024年2月19日 傅佳駿/陳濤ACS Nano:持續釋放策略優化鋅電池電極/電解質界面 2023年10月3日 博士生一作!華東師大,最新Nature子刊! 2025年1月14日 鈉離子大佬/珈鈉能源董事長曹余良團隊,最新JACS! 2024年6月11日 楊揚/劉鵬強強聯合!Science之后,再發Nature! 2024年5月3日