p-Type BiVO4 for Solar O2 Reduction to H2O2

光电阴极 化学 带隙 兴奋剂 氧化物 掺杂剂 半导体 电离能 光电子学 光电化学电池 钒酸铋 接受者 光催化 催化作用 电离 物理化学 材料科学 凝聚态物理 物理 离子 电子 有机化学 电解质 量子力学 生物化学 电极
作者
Daye Seo,Vrindaa Somjit,Dae Han Wi,Giulia Galli,Kyoung‐Shin Choi
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.4c13290
摘要

Photoelectrochemical cells (PECs) can directly utilize solar energy to drive chemical reactions to produce fuels and chemicals. Oxide-based photoelectrodes in general exhibit enhanced stability against photocorrosion, which is a critical advantage for building a sustainable PEC. However, most oxide-based semiconductors are n-type, and p-type oxides that can be used as photocathodes are limited. In this study, we report the synthesis, characterization, and application of p-type BiVO4 with a monoclinic scheelite (ms) structure. ms-BiVO4 is inherently n-type, and it has been investigated only as a photoanode to date. In this study, we prepared p-type ms-BiVO4 (bandgap of 2.4 eV) via atomic doping of Ca2+ at the Bi3+ site under an O2-rich environment and examined its performance as a photocathode. We then demonstrated that the Ca-doped ms-BiVO4 photocathode can be used for solar O2 reduction to H2O2 when coupled with appropriate catalysts. Our computational investigation using hybrid density functional theory revealed that holes are stable as polarons in ms-BiVO4 and have a low self-trapping energy, that may lead to free carriers in the valence band at finite temperature. Our calculations also show that Ca is an effective shallow acceptor dopant with low formation energy and thermal ionization energy leading to p-type conductivity. Our joint experimental and computational results provide critical insights into the design of p-type ms-BiVO4, enabling its use as a polaronic oxide photocathode.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
熊二完成签到 ,获得积分10
刚刚
TK发布了新的文献求助10
2秒前
雨琴完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
12秒前
14秒前
15秒前
冰凌心恋完成签到,获得积分10
16秒前
yao完成签到,获得积分20
16秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得15
18秒前
18秒前
19秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
Hana完成签到 ,获得积分10
24秒前
月下棋语完成签到 ,获得积分0
36秒前
SciGPT应助一目采纳,获得10
39秒前
42秒前
46秒前
程佳慧完成签到 ,获得积分10
47秒前
烟花应助蓝蓝娜娜采纳,获得10
48秒前
59秒前
TK完成签到 ,获得积分20
59秒前
蓝蓝娜娜发布了新的文献求助10
1分钟前
thewavedept发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
wanci应助西街奶昔采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
石语芙发布了新的文献求助30
1分钟前
nz发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
yyy完成签到,获得积分10
1分钟前
harri完成签到,获得积分10
1分钟前
传奇3应助yah采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
Востребованный временем 2500
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2000
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1500
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1200
Effect of CPAP therapy on BP in patients with OSA a worldwide individual patient data meta-analysis 1000
Early Devonian echinoderms from Victoria (Rhombifera, Blastoidea and Ophiocistioidea) 1000
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3366194
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2986254
关于积分的说明 8722147
捐赠科研通 2668818
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1461478
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 676323
邀请新用户注册赠送积分活动 667750