太阳能驱动的光电化学分解水(PEC)是一种很有前途的清洁和可持续氢燃料生产技术,但其发展和应用目前受到缓慢析氧动力学的阻碍。 因此,探索具有高转换效率的半导体光阳极材料的实际应用至关重要。 基于此,毕英璞,中国科学院兰州化学物理研究所课题组开发了一种磷氧键合策略,合理调节FENI催化剂与BIVO4光阳极(FENIPOX BIVO4)界面之间的电子偶联,显著促进了PEC水的氧化活性和稳定性。
具体来说,fenipox bivo4 合 123 vrhe,am 1.5 克与 6破纪录的光电流密度为 73 mA cm-2。 由于晶格的光腐蚀和V5+的溶解,Bivo4表现出相对较差的PEC稳定性,并迅速降低光电流密度FeniPox BiVO4光阳极在84 h辐照下表现出良好的光电流稳定性,表明FeniPoX在抑制V5+溶解和保持高结构稳定性方面发挥了关键作用。 因此,用于改性BiVO4的FENIPOX催化剂不仅显著促进了析氧活性,而且有效提高了BiVO4光阳极的PEC稳定性。
通过一系列表征技术表明,P-O界面键的引入导致了FENI催化剂与BiVO4光阳极之间的电子密度再分布和强电子耦合此外,该界面特性不仅促进了电子从Bi位向Fe原子的转移,从而显著提高了PEC活性,而且促进了电子从Ni原子向V位的注入,稳定了BiVO4晶格中的V原子,保证了结构稳定性。
本研究证明了合理调控界面电子相互作用的关键作用,为构建高效耐用的PEC水解光阳极提供了策略。
high-performance and stable bivo4 photoanodes for solar water splitting via phosphorus-oxygen bonded feni catalysts. energy & environmental science, 2022. doi: 10.1039/d2ee00936f