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Enhancing long-term photostability of BiVO4 photoanodes for solar water splitting by tuning electrolyte composition

光电流 溶解 电解质 析氧 材料科学 分解水 氧气 化学工程 阳极 光电子学 化学 电化学 电极 光催化 工程类 生物化学 物理化学 催化作用 有机化学
作者
Dong Ki Lee,Kyoung‐Shin Choi
出处
期刊:Nature Energy [Springer Nature]
卷期号:3 (1): 53-60 被引量:486
标识
DOI:10.1038/s41560-017-0057-0
摘要

As the performance of photoelectrodes used for solar water splitting continues to improve, enhancing the long-term stability of the photoelectrodes becomes an increasingly crucial issue. In this study, we report that tuning the composition of the electrolyte can be used as a strategy to suppress photocorrosion during solar water splitting. Anodic photocorrosion of BiVO4 photoanodes involves the loss of V5+ from the BiVO4 lattice by dissolution. We demonstrate that the use of a V5+-saturated electrolyte, which inhibits the photooxidation-coupled dissolution of BiVO4, can serve as a simple yet effective method to suppress anodic photocorrosion of BiVO4. The V5+ species in the solution can also incorporate into the FeOOH/NiOOH oxygen-evolution catalyst layer present on the BiVO4 surface during water oxidation, further enhancing water-oxidation kinetics. The effect of the V5+ species in the electrolyte on both the long-term photostability of BiVO4 and the performance of the FeOOH/NiOOH oxygen-evolution catalyst layer is systematically elucidated. Photoelectrodes used to split water, driven by solar energy, often suffer from a lack of stability. Here the authors demonstrate that a V5+-saturated electrolyte can be used to inhibit photooxidation-coupled dissolution of a BiVO4 photoanode, suppressing photocorrosion and allowing stable photocurrent generation over hundreds of hours.
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