BiVO4 Photoanodes Enhanced with Metal Phosphide Co‐Catalysts: Relevant Properties to Boost Photoanode Performance

磷化物 催化作用 材料科学 化学工程 纳米技术 金属 化学 生物化学 工程类 冶金
作者
Junyi Cui,Mátyás Dabóczi,Zhenduo Cui,Mengjun Gong,Joseph Flitcroft,Jonathan M. Skelton,S. C. Parker,Salvador Eslava
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (7) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202306757
摘要

Achieving highly performant photoanodes for oxygen evolution is key to developing photoelectrochemical devices for solar water splitting. In this work, BiVO4 photoanodes are enhanced with a series of core-shell structured bimetallic nickel-cobalt phosphides (MPs), and key insights into the role of co-catalysts are provided. The best BiVO4 /Ni1.5 Co0.5 P and BiVO4 /Ni0.5 Co1.5 P photoanodes achieve a 3.5-fold increase in photocurrent compared with bare BiVO4 . It is discovered that this enhanced performance arises from a synergy between work function, catalytic activity, and capacitive ability of the MPs. Distribution of relaxation times analysis reveals that the contact between the MPs, BiVO4 , and the electrolyte gives rise to three routes for hole injection into the electrolyte, all of which are significantly improved by the presence of a second metal cation in the co-catalyst. Kinetic studies demonstrate that the significantly improved interfacial charge injection is due to a lower charge-transfer resistance, enhanced oxygen-evolution reaction kinetics, and larger surface hole concentrations, providing deeper insights into the carrier dynamics in these photoanode/co-catalyst systems for their rational design.
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