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內(nèi)大王蕾/蘇毅國(guó)Appl. Catal. B.: 保護(hù)層起大作用！MoO3層保護(hù)的BiVO4用于穩(wěn)定高效PEC海水分解

利用太陽(yáng)能從海水中生產(chǎn)氫氣，這是對(duì)可再生能源轉(zhuǎn)換的具有前景的方法。然而，對(duì)于高效光電化學(xué)(PEC)海水分解系統(tǒng)，設(shè)計(jì)穩(wěn)定的光電極和獲得高而穩(wěn)定的光電流，以及防止海水中半導(dǎo)體的腐蝕具有很大的挑戰(zhàn)性。

近日，內(nèi)蒙古大學(xué)王蕾、蘇毅國(guó)等采用表面雙摻雜工程構(gòu)建了一種具有MoO₃層保護(hù)的BiVO₄(MoB/BVO)，以用作天然海水光電解的PEC電極。

研究人員采用陰極恒電位極化法形成了具有混合Mo⁶⁺/Mo⁵⁺氧化態(tài)的缺陷MoO₃(MoO_3-x)，同時(shí)在BiVO₄表面摻雜Mo和B，這有利于提高表面電導(dǎo)率。

另外，MoO_3-x的高功函數(shù)(6.6 eV)和空穴傳輸特性導(dǎo)致PEC海水系統(tǒng)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率較為穩(wěn)定。而未經(jīng)極化改性的催化劑，摻雜的Mo和B提供了一種鈍化劑，可減少表面電荷復(fù)合，促進(jìn)海水快速分解。

在AM 1.5 G輻照下，在1.23 V_RHE下，MoB/BiVO₄光陽(yáng)極在模擬海水和天然海水系統(tǒng)中表現(xiàn)出類(lèi)似的光電流密度值(4.30 mA cm^-2)。值得注意的是，在光照下MoB/BiVO₄能夠在天然海水中持續(xù)運(yùn)行超過(guò)70小時(shí)。

密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，與在MoB/BVO和BVO上產(chǎn)生O₂相比，Cl₂的析出是一個(gè)有利的過(guò)程。另外，Mo摻雜對(duì)Bi的親氧性有輕微的改變，而B(niǎo)摻雜后，大大削弱了Bi的親氧性，使吸附過(guò)強(qiáng)的Cl向火山峰移動(dòng)，即MoB/BVO具有更好的CER性能。

Ultrastable and High-performance Seawater-based Photoelectrolysis System for Solar Hydrogen Generation. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120883

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/17/5817b7b5be/

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