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Chem. Eng. J.: 形貌調(diào)一調(diào)，PEC分解水性能大提升

釩酸鉍(BiVO₄)是最有發(fā)展前景的用于光電化學(xué)(PEC)水分解的半導(dǎo)體材料之一。然而，由于BiVO₄載流子遷移率低和少數(shù)載流子擴(kuò)散長度短而導(dǎo)致電荷分離效率差。納米結(jié)構(gòu)的BiVO₄ 光陽極具有提高的電荷分離效率。

因此，延世大學(xué)Jooho Moon團(tuán)隊(duì)提出了一種簡便的納米結(jié)構(gòu)策略，通過改變作為成孔劑的聚乙二醇(PEG)的分子量來調(diào)控?fù)姐fBiVO₄ (Mo:BiVO₄)光陽極的納米結(jié)構(gòu)。

通過改變前體溶液中PEG的分子量，獲得了具有受控晶粒和孔徑的顆粒狀Mo:BiVO₄。微觀結(jié)構(gòu)分析表明，PEG可以影響晶粒生長速率，從而決定晶粒尺寸和孔結(jié)構(gòu)。

此外，納米結(jié)構(gòu)Mo:BiVO₄的體電荷分離效率能夠根據(jù)晶粒尺寸而變化，進(jìn)而影響PEC性能。納米結(jié)構(gòu)的Mo:BiVO₄大晶粒尺寸不僅會(huì)導(dǎo)致大的表面帶彎曲，而且還保持低的體傳輸阻力，因此電荷載流子很容易分離并注入電解質(zhì)而不會(huì)發(fā)生體復(fù)合。

另外，經(jīng)過氫處理后，由于納米結(jié)構(gòu)Mo:BiVO₄的光電性能得到改善，其在1.23 V vs. RHE下的體電荷分離效率提高了89%。在1-sun光照下，鎳鐵氫氧化物(NiFeOOH)修飾的Mo:BiVO₄光陽極在1.23 V vs. RHE下能夠產(chǎn)生4.5 mA cm^-2的光電流密度，并能夠穩(wěn)定運(yùn)行10小時(shí)。

該項(xiàng)研究結(jié)果清楚地表明了對(duì)納米結(jié)構(gòu)Mo:BiVO₄光陽極進(jìn)行調(diào)控能夠提高PEC性能，這為提高PEC性能提供了簡單策略。

Facile Morphology Control Strategy to Enhance Charge Separation Efficiency of Mo:BiVO₄ Photoanodes for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133061

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