Unveiling the Activity and Stability Origin of BiVO4 Photoanodes with FeNi Oxyhydroxides for Oxygen Evolution

析氧 溶解 分解水 化学工程 密度泛函理论 材料科学 离子 电化学 化学 催化作用 氧气 纳米技术 物理化学 冶金 电极 计算化学 光催化 有机化学 工程类 生物化学
作者
Beibei Zhang,Xiaojuan Huang,Yan Zhang,Gongxuan Lü,Lingjun Chou,Yingpu Bi
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:59 (43): 18990-18995 被引量:187
标识
DOI:10.1002/anie.202008198
摘要

Understanding the origin of formation and active sites of oxygen evolution reaction (OER) cocatalysts is highly required for solar photoelectrochemical (PEC) devices that generate hydrogen efficiently from water. Herein, we employed a simple pH-modulated method for in situ growth of FeNi oxyhydroxide ultrathin layers on BiVO4 photoanodes, resulting in one of the highest currently known PEC activities of 5.8 mA cm-2 (1.23 VRHE , AM 1.5 G) accompanied with an excellent stability. More importantly, both comparative experiments and density functional theory (DFT) studies clearly reveal that the selective formation of Bi-O-Fe interfacial bonds mainly contributes the enhanced OER activities, while the construction of V-O-Ni interfacial bonds effectively restrains the dissolution of V5+ ions and promotes the OER stability. Thereby, the synergy between iron and nickel of FeNi oxyhydroxides significantly improved the PEC water oxidation properties of BiVO4 photoanodes.
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