Using VO2 as a hole storage layer to improve PEC water splitting performance of BiVO4 photoanode

分解水 图层(电子) 材料科学 光电子学 化学工程 纳米技术 化学 催化作用 工程类 生物化学 光催化
作者
Jidong Sun,Jingkun Wang,Xun Zhang,Yuliang Liu,Junjie Guo,Jujie Luo,Bingshe Xu,Tianbao Li
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:69: 95-102 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2024.04.309
摘要

Because of its advantageous band gap and band edge, BiVO4 is thought to be a viable photoanode for photoelectrochemical (PEC) water splitting. However, its photoelectrochemical water splitting capability is primarily restricted by photogenerated carrier recombination. In order to address this issue, a hole storage layer (HSL) VO2 was deposited onto a W-doped BiVO4 photoanode through photoelectric deposition in this study. During PEC water oxidation, the ultrathin VO2 layer's reversible V4+ species can regulate the hole-storage process, improving hole extraction capacity and reducing charge recombination. As expected, under AM 1.5 G illumination, the optimized W–BiVO4/VO2/Co-Pi photoanode exhibits a photocurrent density of 5.6 mA/cm2 at 1.23 V vs. RHE with an onset potential of 0.28 V. This value exceeds pure BiVO4 (1.1 mA/cm2) by around 409%. Based on results from experiments, the charge transfer efficiency of the W–BiVO4/VO2/Co-Pi photoanode reaches 96.3%, showing excellent PEC water splitting performance.
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