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在pH中性電解質中，光電化學（PEC）水分解引起了越來越多研究人員對能源需求可持續性的關注。基于此，內蒙古大學武利民教授、王蕾教授和賀進祿研究員（共同通訊作者）等人報道了一種通過添加鎳和硼酸鹽來調整中性電解質的組成來原位形成NiB層的策略，從而提高了BiVO₄光陽極的PEC性能。NiB/BiVO₄在1.23 V_RHE下的光電流密度為6.0 mA cm^-2，在1個太陽光照下的起始電位為0.2 V_RHE。此外，光陽極在中性電解質中顯示超過600 h的光穩定性。

作者計算了BVO、B/BVO和NiB/BVO幾何形狀的投射狀態密度（PDOS），以揭示B和NiB對BVO PEC性能的影響。BVO的計算帶隙為2.1 eV，接近實驗帶隙（2.3-2.4 eV）。三種體系的最大價帶（VBM）主要由氧原子形成，而最小導帶（CBM）主要由V原子形成，而NiB/BVO體系中的CBM表現出Ni原子的貢獻。

電子定位函數（ELF）表明，NiB/BVO中的Ni-B相互作用強于B/BVO中的B-B鍵，同時B的存在有利于Ni元素的穩定。Ni和B協同作為活性位點，提高了載流子傳輸率，提高了BVO的OER。

此外，作者還計算了OER反應步驟的自由能，以解釋BVO中改善的水氧化性能。在NiB/BVO上的*OH吸附在BVO位點上，然后移動到BVO-B位點完成OER（O*→OOH*→O₂）的后續步驟。對于B/BVO，OER可在BVO-B位點完成前兩步（H₂O + *→*OH→*O），然后遷移到BVO位點完成后兩步（O*→OOH*→O₂）。對于NiB/BVO，OER也可以在BVO-B上完成前兩步，然后遷移到BVO-NiB位點上完成后兩步。

Dynamic semiconductor-electrolyte interface for sustainable solar water splitting over 600 hours under neutral conditions. Sci. Adv., 2023, DOI: 10.1126/sciadv.ade4589.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade4589.

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