鈷分子催化劑作為助催化劑前驅(qū)體對BiVO4光陽極水氧化性能的調(diào)控.pdf

1、高效的水氧化反應(yīng)是實現(xiàn)太陽光驅(qū)動的水分解面臨的主要挑戰(zhàn)之一。BiVO4作為水分解的光陽極，具有合適的價帶結(jié)構(gòu)，但是其光生電子-空穴分離能力較差。大量文獻(xiàn)已經(jīng)報道當(dāng)BiVO4電極上負(fù)載助催化劑時，能大大提高它的水氧化光電化學(xué)性能。本文使用一系列鈷肟分子化合物作為前驅(qū)體，用電沉積的方式，以溶解了1mM的鈷肟化合物的中性磷酸緩沖溶液為電解液，1.5V vs.Ag/AgCl下，在結(jié)晶型BiVO4電極上負(fù)載一層無定型的納米結(jié)構(gòu)的CoOx膜。用不同

2、的鈷肟化合物制備了五種助催化劑（CoOx-1-CoOx-5）。研究表明使用不同的前驅(qū)體時可以控制沉積速率，所形成的CoOx的形貌也有所不同。其中納米片狀的CoOx-5具有最好的催化性能。本文進(jìn)一步選擇納米多孔的BiVO4(mBiVO4)作為基底來研究負(fù)載CoOx-5后的光電分解水性能。在AM1.5G光照下，0.1M中性磷酸緩沖溶液中，mBiVO4/CoOx-5水氧化光電流密度是3.5±0.2 mA/cm2。這一數(shù)值在所有文獻(xiàn)報道的以Bi

3、VO4作為基底、CoOx作為助催化劑的光陽極中是最大的。ICP-AES測試發(fā)現(xiàn)在1.23V vs.RHE取得相同光電流密度時由Co(NO3)2做前驅(qū)體制備的光陽極中單位鈷含量大約是由鈷肟化合物為前軀體制備的CoOx-5的12倍。即兩個光陽極在相似的催化活性下，利用分子催化劑沉積得到的助催化劑CoOx-5具有更小的Co負(fù)載量。本文的研究為設(shè)計高效的光陽極提供了一種途徑。隨后的研究測試中，我們改變了前軀體助催化劑負(fù)載到BiVO4基底的方式，