Small: 通过控制固有的氧缺陷抑制水离解以促进太阳能H2O到H2O2的生成

雨辰

2021-03-14

BiVO₄在理论上具有向高选择性水氧化H₂O₂形成的热力学活性趋势，但在实际中更倾向于生成O₂。固有的氧空位（Ovac）的影响，特别是对表面反应性的影响，从未被认为是合成BiVO₄中可能的活性损失机制。

有鉴于此，南京理工大学张侃教授等人，从理论上和实验上证明，内在表面Ovac通过促进水的离解形成中间体而降低了析出H₂O₂的活性。

本文要点

1）BiVO₄光电阳极固有的Ovac是通过一种常用的空气退火过程来控制的。在富V₂O₅气氛的退火过程中，合成BiVO₄的固有Ovac通过使晶格中的O2析出量相等而大幅度降低。

2）通过在富含V₂O₅的气氛下进行退火工艺，可以消除表面Ovac，从而唤醒NaHCO₃电解质中的光电化学（PEC）水氧化H₂O₂活性，该活性平均达到58.4％，比空气退火时提高了4.28倍。

3）通过原位拉曼光谱进一步讨论了PEC水氧化H₂O₂的活性，证明了水分子的不同解离中间体可能与增强的PEC水氧化H₂O₂活性有关。

总之，该工作提供了对催化活性损失的一般理解，并可推广到其他光或电催化剂的催化选择性调节。

参考文献：

Luyang Wang et al. Suppressing Water Dissociation via Control of Intrinsic Oxygen Defects for Awakening Solar H₂O‐to‐H₂O₂ Generation. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202100400

https://doi.org/10.1002/smll.202100400