物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (2): 2304006.doi: 10.3866/PKU.WHXB202304006
所属专题: 多物理场能源催化转化
收稿日期:2023-04-03
修回日期:2023-05-19
录用日期:2023-05-22
发布日期:2023-06-02
通讯作者:
Email: fenghao@njust.edu.cn (冯浩)liqiang@njust.edu.cn (李强)
基金资助:
Wencheng Fang, Dong Liu, Ying Zhang, Hao Feng*(
), Qiang Li*(
)
Received:2023-04-03
Revised:2023-05-19
Accepted:2023-05-22
Published:2023-06-02
Contact:
Email: fenghao@njust.edu.cn (Hao Feng)liqiang@njust.edu.cn (Qiang Li)
Supported by:摘要:
CuBi2O4作为最有前景的光阴极材料之一,其理论光电流密度可达20 mA·cm−2。然而,在实际光电化学反应中,由于光生载流子复合严重,实际的光电流密度相较于理论值仍然存在显著差异。一般而言,光电化学性能在很大程度上依赖于光生载流子的高效分离和传输,以及快速的反应动力学。本文中,我们提出了一种多金属氧酸盐(多酸)修饰的CuBi2O4/MgCuBi2O4同质结光阴极。系统考虑了光阴极体相和界面的载流子传输:首先,通过CuBi2O4/Mg-CuBi2O4同质结中所构造的内建电场实现光生电子和空穴的定向转移;另外,多酸助催化剂Ag6[P2W18O62](AgP2W18)在反应过程中可被还原,进而可被用作质子存储载体,可在抑制载流子复合的同时促进界面光电化学反应。这种协同作用可在促进体相-界面载流子传输的同时解决界面缓慢反应动力学这一瓶颈。结果表明,本文所提出的光阴极实现了出色的光电化学性能,在0.3 V vs. RHE时,光电流密度达−0.64 mA·cm−2;而在使用H2O2电子牺牲剂后,相同电位下的光电流密度进一步提升到−3 mA·cm−2。本文所提出的光阴极与已有研究工作中报道的最佳结果相比,具有相当的光电化学活性,证明了其在实际应用中的巨大潜力。
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Fig 6
XPS high-resolution spectra: (a) Bi 4f and (b) Cu 2p of CuBi2O4 film, Mg-CuBi2O4 film, and Mg-CuBi2O4/AgP2W18 film; (c) Ag 3d and (d) W 4f for the Mg-CuBi2O4/AgP2W18 film before and after of photoelectrochemical reaction; (e) EIS curves of three photocathodes (tested: dot, fitted: line)."
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