Ag-Pi/BiVO4 heterojunction with efficient interface carrier transport for photoelectrochemical water splitting

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作者
Yang Gao,Xia Li,Jifan Hu,Weiqiang Fan,Fagen Wang,Dongbo Xu,Jinrui Ding,Hongye Bai,Weidong Shi
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:579: 619-627 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2020.06.108
摘要

The limitation of pristine BiVO4 photoanode severely causes the high carrier recombination efficiency and low energy conversion efficiency in the photoelectrochemical (PEC) system. In this work, the Ag-Pi/BiVO4 n-n heterojunction has been rationally designed and fabricated for efficient PEC water splitting, through successive ionic layer adsorption reaction method. The built-in field of Ag-Pi/BiVO4 significantly promotes the separation efficiency of photogenerated carriers, benefiting for the participation of abundant holes in water oxidation. The photocurrent density of 40-Ag-Pi/BiVO4 has been enhanced to 2.32 mA/cm2, which is 4.5 times than that of the pristine BiVO4. Compared with the pristine BiVO4 (6.5%), the IPCE value of 40-Ag-Pi/BiVO4 achieves 22% (410 nm, 1.23VRHE). In addition, the charge injection efficiency (ηinjection) and charge separation efficiency (ηseparation) of 40-Ag-Pi/BiVO4 have been achieved to 74.36% (1.23 VRHE) and 31.57% (1.23 VRHE), respectively, revealing the excellent carriers’ transfer behavior in the both bulk and interface. The desirable stability endows Ag-Pi/BiVO4 system with a great potential in the practical application in PEC water splitting, and the corresponding mechanism for in-depth understanding the process of carriers’ transfer in Ag-Pi/BiVO4 structure has been also proposed. Therefore, the construction of Ag-Pi/BiVO4 heterojunction will provide a new insight for the configuration of efficient PEC system.

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