NiFe MOF modified BiVO4 photoanode with strong π-π conjugation enhances built-in electric field for boasting photoelectrochemical water oxidation

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作者
Wenhui Xie,Mi Wang,Hongcheng Huang,Zebin Yu,Ronghua Jiang,Shuangquan Yao,Jun Huang,Yanping Hou,Ben Fan
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:654: 1492-1503 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.10.144
摘要

The photoelectrochemical (PEC) performance of BiVO4 is limited by sluggish kinetics and poor stability. In this work, a novel high-performance BiVO4/NiFe MOF(BPDC) photoanode is constructed by loading NiFe MOF with biphenyl-4,4′-dicarboxylic acid (BPDC) as an organic ligand on BiVO4 by a simple one-step hydrothermal method. The XPS, OCP, UPS, and KPFM show that the enhanced π-π conjugation effect causes more electrons transfer from the BiVO4 to the MOFs and affects the magnitude of the work function, leading to a strong built-in electric field to drive carrier separation and migration. Therefore, the BiVO4/NiFe MOF(BPDC) has a strong hole extraction and carrier separation capability to enhance photoelectrochemical water oxidation and improve photostability. The BiVO4/NiFe MOF(BPDC) photoanode has an enhanced photocurrent density of 4.16 mA cm−2 at 1.23 VRHE, which is 4.33 times higher than that of the pure BiVO4 (0.96 mA cm−2) photoanode with a negative shift of 376 mV in the onset potential plot, exhibiting excellent photostability of 7 h at 1.23 VRHE. This work demonstrates that the composite photoanodes constructed by BiVO4 and the MOFs with strong π-π conjugation are promising, which provides an effective strategy for the preparation of efficient and stable photoanodes.
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