Boosting photoelectrochemical activity of bismuth vanadate by implanting oxygen-vacancy-rich cobalt (oxy)hydroxide

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作者
Huanhuan Sun,Wei Hua,Shiyu Liang,Yueying Li,Jian‐Gan Wang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:611: 278-286 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2021.12.086
摘要

Surface charge recombination is regarded as a detrimental factor that severely downgrades the photoelectrochemical (PEC) performance of bismuth vanadate (BiVO4). In this work, we demonstrate defect-rich cobalt (oxy)hydroxides (Co(O)OH) as an excellent cocatalyst nanolayer sheathed on BiVO4 to substantially improve the PEC water oxidation activity. The self-transformation of metal-organic framework produces an ultrathin Co(O)OH layer rich in oxygen vacancies, which could serve as a powerful hole extraction engine to promote the charge transfer/separation efficiency as well as an excellent oxygen evolution reaction catalyst to accelerate the surface water oxidation kinetics. As a result, the BiVO4/Co(O)OH hybrid photoanode achieves remarkably inhibited surface charge recombination and presents a prominent photocurrent density of 4.2 mA cm-2 at 1.23 V vs. RHE, which is around 2.6-fold higher than that of the pristine BiVO4. Moreover, the Co(O)OH cocatalyst nanolayer significantly reduces the onset potential of BiVO4 photoanodes by 200 mV. This work provides a versatile strategy for rationally preparing oxygen-vacancy-rich cocatalysts on various photoanodes toward high-efficient PEC water oxidation.

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