Permitir la oxidación solar del agua por BiVO en soluciones fuertemente ácidas

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Fotocatálisis

Sus antecedentes:

• La reacción de evolución del oxígeno (OER) es crucial para la producción de combustible y productos químicos.
• Las condiciones ácidas mejoran las tasas de reacción, pero plantean desafíos de estabilidad para materiales como BiVO4.
• El desarrollo de REA estables en medios ácidos es esencial para procesos electroquímicos y fotoelectroquímicos eficientes.

Objetivo del estudio:

• Para obtener un OER fotoelectroquímico estable (POER) utilizando un fotoánodo BiVO4 en una solución fuertemente ácida (0,1 M HNO3, pH 1).
• Investigar el papel protector de una capa de Nb2O5 contra la disolución de BiVO4.
• Explorar el uso de iones de CO2+ homogéneos como catalizador OER junto con el fotoánodo protegido.

Principales métodos:

• Fabricación de un fotoánodo de BiVO4.
• Recubrimiento del BiVO4 con una capa protectora de Nb2O5.
• Realización de POER en 0,1 M HNO3 con y sin la capa de Nb2O5.
• Introducción de iones de CO2+ en el electrolito como catalizador homogéneo.

Principales resultados:

• La capa de Nb2O5 suprimió efectivamente la disolución química y fotoelectroquímica de BiVO4 en medios ácidos.
• Los iones de CO2+ actuaron como un catalizador OER homogéneo eficaz, aumentando el POER sin formar una capa sólida de CoOx en Nb2O5.
• BiVO4 sin protección mostró un POER mejorado pero insostenible debido a la disolución, con posterior deposición de Co3+.
• El POER estable se logró con el fotoánodo Nb2O5/BiVO4 y el catalizador homogéneo de Co2+.

Conclusiones:

• El Nb2O5 es una capa protectora eficaz para el BiVO4 en aplicaciones fotoelectroquímicas ácidas.
• Los iones de CO2+ homogéneos pueden servir como catalizadores OER eficientes y estables en soluciones ácidas cuando se utilizan con un fotoánodo protegido.
• Este enfoque permite un POER ácido estable y eficiente, lo que abre posibilidades para la producción sostenible de energía y productos químicos.