通过FeOOH电催化剂功能化掺镍BiVO4光阳极，提升其水氧化性能

《ChemCatChem》：Boosting Water Oxidation Performance of Ni Doped BiVO4 Photoanodes Functionalized with FeOOH Electrocatalyst

n型BiVO4光阳极因载流子扩散受限和表面氧化速率慢制约性能，本研究通过Ni掺杂与FeOOH氧 Evolution催化剂协同改性，显著提升其光电转换效率与稳定性。经测试，改性后光阳极在1.0 V RHE下实现1.62 mA cm-2高光电流密度，ABPE效率从0.47%增至0.83%，表面电荷分离效率达23%，且连续10小时光照保持稳定。

　　

摘要

对于太阳能驱动的氢合成来说，n型钒酸铋（BiVO₄）是一种重要的光电催化剂，因为它具有与水分解电位相匹配的能带排列、可见光活性的带隙（2.4 eV）以及出色的理论效率。然而，纯BiVO₄光阳极的实际可行性受到其有限的空穴扩散长度和缓慢的表面氧化速率的阻碍。我们提出了一种新型的FeOOH@Ni掺杂BiVO₄光阳极制造方法，通过双重改性来解决这些问题：一方面对纳米多孔BiVO₄进行体相镍掺杂，另一方面在表面涂覆铁氧氢氧化物氧 evolution 催化剂（OEC）。太阳能驱动的水氧化实验表明，合成的FeOOH@Ni掺杂BiVO₄在1.0 V_RHE时表现出高达1.62 mA cm^?2的光电流密度，相比原始材料提高了约两倍。此外，这种经过合理设计的FeOOH@Ni掺杂BiVO₄光阳极的光子到电流转换效率（ABPE）从0.47%显著提升至0.83%，表面电荷分离效率达到了23%的最大值。长期光稳定性测试显示，在10小时内其光电流保持稳定，没有出现显著降解。我们认为，我们的发现为开发下一代光阳极提供了新的途径，并为设计高效太阳能辅助的水分解系统提供了合理的策略。

图形摘要

通过镍掺杂和FeOOH氧 evolution 催化剂的协同作用，克服了BiVO₄的固有局限性，包括严重的体相复合现象和缓慢的表面氧 evolution 过程。这种工程化的光阳极能够加速电荷分离、增强内置电场、抑制光腐蚀，并最终显著提升太阳能水氧化的光电流和稳定性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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