Fotoánodos BiVO4 nanoporosos con catalizadores de evolución de oxígeno de doble capa para la división solar del agua

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La fotocatálisis por fotocatálisis.
• Energía renovable Energía renovable.

Sus antecedentes:

• El vanadato de bismuto (BiVO4) es un material de fotoánodo prometedor para la división solar del agua.
• La escasa separación entre electrones y agujeros limita su eficiencia.
• La morfología nanoporosa y los catalizadores de superficie son la clave para superar estas limitaciones.

Objetivo del estudio:

• Para mejorar la separación del agujero de electrones en los fotoánodos BiVO4.
• Para mejorar la eficiencia de la división solar del agua.
• Investigar el efecto de la morfología nanoporosa y los catalizadores de evolución de oxígeno dual (OEC) en el rendimiento del fotoánodo.

Principales métodos:

• Fabricación de BiVO4 nanoporoso con una superficie específica de 31,8 m2 / g.
• Aplicación secuencial de FeOOH y NiOOH como capas catalizadoras de la evolución del oxígeno.
• Caracterización electroquímica que incluye mediciones de densidad de fotocorriente y determinación del rendimiento de separación de electrones-agujero.

Principales resultados:

• La morfología nanoporosa suprimió la recombinación del portador a granel, logrando un rendimiento de separación de agujero de electrones de 0,90 a 1,23 V frente al electrodo de hidrógeno reversible (RHE).
• Las capas duales de OEC (FeOOH / NiOOH) redujeron la recombinación de la interfaz y mejoraron la caída potencial en la unión OEC / electrolito.
• El fotoánodo BiVO4 / FeOOH / NiOOH logró una densidad de fotocorriente de 2,73 mA / cm2 a un potencial bajo de 0,6 V frente a RHE.

Conclusiones:

• El BiVO4 nanoporoso con dos capas OEC es una estrategia eficaz para la división eficiente del agua solar.
• Este enfoque mejora significativamente el rendimiento del fotoánodo al mejorar la separación de cargas y la actividad catalítica.
• El fotoánodo desarrollado muestra un gran potencial para la producción práctica de hidrógeno solar.