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Novel Black BiVO4/TiO2−x Photoanode with Enhanced Photon Absorption and Charge Separation for Efficient and Stable Solar Water Splitting
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2019-06-04 , DOI: 10.1002/aenm.201901287 Zhangliu Tian 1 , Pengfei Zhang 2 , Peng Qin 1 , Du Sun 1 , Shaoning Zhang 1 , Xiaowei Guo 1 , Wei Zhao 1 , Dongyuan Zhao 2 , Fuqiang Huang 1, 3
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2019-06-04 , DOI: 10.1002/aenm.201901287 Zhangliu Tian 1 , Pengfei Zhang 2 , Peng Qin 1 , Du Sun 1 , Shaoning Zhang 1 , Xiaowei Guo 1 , Wei Zhao 1 , Dongyuan Zhao 2 , Fuqiang Huang 1, 3
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Recent advances in solar water splitting by using BiVO4 as a photoanode have greatly optimized charge carrier and reaction dynamics, but relatively wide bandgap and poor photostability are still bottlenecks. Here, an excellent photoanode of black BiVO4@amorphous TiO2−x to tackle both problems is reported. Its applied bias photon‐to‐current efficiency for solar water splitting is up to 2.5%, which is a new record for a single oxide photon absorber. This unique core–shell structure is fabricated by coating amorphous TiO2 on nanoporous BiVO4 with the aid of atomic layer deposition and further hydrogen plasma treatment at room temperature. The black BiVO4 with moderate oxygen vacancies reveals a bandgap reduction of ≈0.3 eV and significantly enhances solar utilization, charge transport and separation simultaneously, compared with conventional BiVO4. The amorphous layer of TiO2−x acts as both oxygen‐evolution catalyst and protection layer, which suppresses anodic photocorrosion to stabilize black BiVO4. This configuration of black BiVO4@amorphous TiO2−x may provide an effective strategy to prompt solar water splitting toward practical applications.
中文翻译：
新型黑色BiVO4 / TiO2-x光电阳极，具有增强的光子吸收和电荷分离功能，可高效稳定地分解太阳能。
通过使用BiVO 4作为光阳极在太阳能水分解方面的最新进展极大地优化了电荷载流子和反应动力学，但是相对较宽的带隙和较差的光稳定性仍然是瓶颈。在此，报道了一种出色的黑色BiVO 4 @非晶TiO 2- x的光电阳极，可以解决这两个问题。其在太阳能水分解中应用的偏置光子-电流效率高达2.5％，这是单氧化物光子吸收器的新记录。这种独特的核-壳结构是通过在原子孔沉积和室温下进一步的氢等离子体处理下，在纳米多孔BiVO 4上涂覆无定形TiO 2制成的。黑色BiVO 4与传统的BiVO 4相比，具有中等氧空位的材料显示带隙减小了≈0.3eV，同时显着提高了太阳能利用率，电荷传输和分离。TiO 2- x的无定形层既是析氧催化剂又是保护层，可抑制阳极光腐蚀以稳定黑色BiVO 4。黑色BiVO 4 @非晶TiO 2- x的这种配置可提供一种有效的策略，以促进太阳能向实际应用中的分裂。
更新日期：2019-06-04
中文翻译：
新型黑色BiVO4 / TiO2-x光电阳极，具有增强的光子吸收和电荷分离功能，可高效稳定地分解太阳能。
通过使用BiVO 4作为光阳极在太阳能水分解方面的最新进展极大地优化了电荷载流子和反应动力学，但是相对较宽的带隙和较差的光稳定性仍然是瓶颈。在此，报道了一种出色的黑色BiVO 4 @非晶TiO 2- x的光电阳极，可以解决这两个问题。其在太阳能水分解中应用的偏置光子-电流效率高达2.5％，这是单氧化物光子吸收器的新记录。这种独特的核-壳结构是通过在原子孔沉积和室温下进一步的氢等离子体处理下，在纳米多孔BiVO 4上涂覆无定形TiO 2制成的。黑色BiVO 4与传统的BiVO 4相比，具有中等氧空位的材料显示带隙减小了≈0.3eV，同时显着提高了太阳能利用率，电荷传输和分离。TiO 2- x的无定形层既是析氧催化剂又是保护层，可抑制阳极光腐蚀以稳定黑色BiVO 4。黑色BiVO 4 @非晶TiO 2- x的这种配置可提供一种有效的策略，以促进太阳能向实际应用中的分裂。
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