Both Hole Transfer and Cocatalysis Exhibited by Organometallic Complexes for Enhancing Water-Splitting Performance of the Photoreducing BiVO 4 Photoanode

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作者
Xuefeng Long,Congming Shen,Jianhang Wei,Qian Gao,Xinhong Zhao
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:8 (3): 1700-1708 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acsaem.4c02877
摘要

BiVO 4 is recognized as a promising water-splitting photoanode candidate; however, the inherent properties of short carrier diffusion length, poor electron mobility, and slow surface reaction still impede its application. In response, an incorporated BiVO 4 -based photoelectrode has been designed by oxygen vacancy (O v ) fabrication and organometallic complexes decoration. The O v produced by photoassisted self-reduction dramatically improves the carrier density and conductivity of BiVO 4 and restrains the photogenerated electron–hole recombination. Furthermore, the organometallic complex coating constructed by tannic acid (TA) and single metal (Fe, Co, or Ni) ions plays a positive role in increasing the electrochemically active surface area and accelerating the reaction kinetics. Particularly, the TA-Co decoration can be treated as both a hole transfer and cocatalyst layer. It can quickly extract carriers to reach the electrode surface, simultaneously reduce interface charge transfer resistance, and provide plentiful active sites for the oxygen evolution reaction (OER). The results show that the photocurrent density of the O V -BiVO 4 /TA-Co photoanode attains 3.8 mA cm –2 at 1.23 V vs RHE, 5.28 times enhanced than that of bare BiVO 4 . It also displays good photocorrosion resistance and stability. This work offers a specific path to design the highly active composite photoanode and enables efficient extraction and utilization of photogenerated holes to optimize PEC water-splitting performance.
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