Nanoporous BiVO4 Decorated with Carbon Quantum Dots for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting

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作者
Bo Peng,Xiaoxuan Zhao,Chunmei Li,Duo Zhang,Nan Zhou,Yuting Zhou,Shoubing Ding,Zhimin Wu,Yuli Xiong
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:8 (37): 18174-18182 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsanm.5c03481
摘要

The sluggish kinetics of oxygen evolution is widely recognized as one of the major challenges in developing a BiVO4-based photoanode. To address this intrinsic limitation, we present an integrated photoanode composed of nanoporous BiVO4 decorated with 5 nm carbon quantum dots (CQDs). The CQDs function as an efficient hole transfer layer due to their lower surface potential, creating an outward interfacial built-in electric field with the higher surface potential of bulk BiVO4. This electric field is capable of driving photogenerated holes to the CQDs’ surface for efficient water oxidation. The CQDs-BiVO4 demonstrates an improved photocurrent of 2.7 mA cm–2 at 1.23 V vs RHE under simulated sunlight, which is approximately 3.0 times higher than that of pristine BiVO4. The nanoporous CQDs-BiVO4 also achieves an enhanced surface charge transfer efficiency of 45.8% and a shorter electron transport time of 0.23 ms at a flow rate of 300 W m–2. Time-resolved photoluminescence analysis reveals that a longer lifetime is achieved (τ1 = 3.7 ns and τ2 = 49.0 ns) for CQDs-BiVO4, confirming that the reduced electron–hole recombination is beneficial for bulk charge transfer.
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