Reversible electron storage in tandem photoelectrochemical cell for light driven unassisted overall water splitting

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作者
Yanhu Wang,Huihui Shi,Kang Cui,Lina Zhang,Shenguang Ge,Jinghua Yu
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:275: 119094-119094 被引量:43
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2020.119094
摘要

Photoelectrochemical (PEC) cell, representing as one of the most promising candidates to implement solar-driven unassisted overall water splitting, still remains a bottleneck in the construction of technology strategies for efficient solar energy utilization due to the intermittent nature of sunlight. Herein, we demonstrate an approach to realize round-the-clock hydrogen production by a solar rechargeable tandem PEC cell with two photoactive electrodes, where the photoanode is composed of a pseudocapacitive WO3 nanoflakes film sensitized with visible-light responsive zeolitic-imidazolate-framework-67 (ZIF-67), and the photocathode is constituted with a Z-scheme BiVO4-black phosphorus (BP) heterojunctions that can broaden the light absorption to near-infrared (NIR) region as well as maintain the strong redox ability to fasten hydrogen evolution reactions by the effective charge separation. Deliberately, the alignment of Fermi level between the as-prepared WO3-ZIF-67 photoanode and BiVO4-BP photocathode permits us to realize a tandem PEC cell with reversible electron storage property, enabling light-induced charge storing and on-demand release in the dark, for the application of unassisted overall water splitting. The formed tandem PEC cell shows a promising strategy for the conversion of solar power into hydrogen fuel by integrating pseudocapacitive materials into man-made photovoltaic cells, and provides a new guidance for the design of multi-functional PEC device.

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