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畢迎普/呂功煊/丑凌軍Nat. Commun.: 簡單N摻雜，有效提高BiVO4光陽極的OER活性和穩定性

光電化學(PEC)水分解被認為是將太陽光轉化為氫能的有前途的策略。為了實現其實際應用，設計和制造具有足夠光吸收、有效電荷分離和高表面反應性的半導體光陽極是必需的。

近日，中國科學院蘭州化學物理研究所畢迎普、呂功煊和丑凌軍等將非金屬氮原子摻入NiFeO_x催化劑(N:NiFeO_x)以合理調整電子結構，并利用N:NiFeO_x修飾BiVO₄光陽極(BiVO₄/N:NiFeO_x)以提高其析氧活性和穩定性。

實驗分析和理論計算表明，摻雜N后，NiFeO_x催化劑中的O位點被N原子部分取代，由于N原子的電負性相對較低，這促進了Fe位點和Ni位點的電子富集。

此外，Ni位點會向BiVO₄表面的V位點提供電子，這可以有效地抑制V⁵⁺溶解并提高PEC水氧化的穩定性。同時，Fe位點增強的空穴吸引能力顯著促進了催化劑的析氧活性。

實驗結果表明，BiVO₄/N:NiFeO_x光陽極在1.23 V_RHE(AM 1.5 G，100 mW cm^-2)下表現出6.4 mA cm^-2的出色光電流密度，同時增強了PEC穩定性。

另外，在360 nm波長下，BiVO₄/N:NiFeO_x光陽極的IPCE值可以達到93%，遠高于BiVO₄(8%)和BiVO₄/NiFeO_x(54%)；照射3小時后，BiVO₄/N:NiFeO_x光陽極上的平均法拉第效率達到95%。這項工作為構建高效穩定的OER催化劑以制造高效PEC器件提供了新的見解。

Nitrogen-Incorporation Activates NiFeO_x Catalysts for Efficiently Boosting Oxygen Evolution Activity and Stability of BiVO₄ Photoanodes. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27299-0

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