Achieving long-term stable BiVO4 photoanodes for solar water splitting via carbon-layer protecting combined with active centers dynamic repairing

钒酸铋 光电流 分解水 化学工程 材料科学 氢氧化物 电解质 催化作用 碳纤维 无机化学 化学 光催化 电极 复合材料 光电子学 有机化学 物理化学 复合数 工程类
作者
Weihao Bai,Hao Li,Yao Hu,Jinnan Wang,Aimin Li,Philippe F.-X. Corvini
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:479: 147713-147713 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.147713
摘要

Although great interest is focused on highly active photoanodes for efficient photoelectrochemical (PEC) water splitting, the issue on improving stability during oxygen evolution reaction (OER) is seldom discussed by far. Herein, a simple chemical way to construct carbon functional interlayer between bismuth vanadate (BiVO4) and NiFe layered double hydroxide (NiFe-LDH) co-catalyst, combined with hydroxylation, can significantly improve the activity and stability. The enhanced electronic conductivity by carbon layer and formed strong polarization electronic field via surface hydroxylation, promote the interfacial charge transfer and bulk charge separation. More importantly, the carbon layer combined with more efficient redeposition of Fe active centers in NiFe-LDH catalysts caused by enhanced adsorption of Fe(III) onto Ni sites via hydroxylation, can greatly improve the OH-BiVO4@C@NiFe-LDH photoanode stability. With the synergistic effects of carbon functional interlayer and self-healing mechanism, OH-BiVO4@C@NiFe-LDH photoanode achieves extremely high photocurrent density (5.31 mA cm−2 at 1.23 versus the RHE), even maintaining more than 87.5 % of the initial photocurrent density within 20 h irradiation in KBi electrolyte with Fe(III) ions. This work provides a new strategy to enhance the performance of BiVO4–based photoanodes, especially for achieving long-term stability during OER.
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