鞣酸-镍铁配合物薄膜作为新型高效光电析氧助催化剂

半导体的光腐蚀是导致光电极稳定性差的重要原因之一。在半导体表面负载合适的助催化剂，不仅能够促进光生电荷的分离，还能在一定程度上隔绝半导体与电解液之间的直接接触，阻断半导体发生光腐蚀时和接触的电解液之间必要的物质交换，从而有效抑制半导体光腐蚀的发生，提高光电极的稳定性。然而，目前的大部分助催化剂都是以岛状生长的方式负载到半导体表面，使得半导体的部分表面仍然暴露在电解液之中，导致其稳定性变差。

为了解决这一问题，天津大学的张兵（点击查看介绍）课题组发展了一种新型鞣酸-镍铁配合物薄膜作为新型高效稳定的水分解析氧助催化剂。鞣酸是自然界广泛存在的一种多酚，它在弱碱性条件下很容易在多种材料表面与金属阳离子快速配位形成厚度可控的配合物薄膜。当这种配合物薄膜负载到钼掺杂的钒酸铋（Mo:BiVO₄）表面（薄膜厚度约5.3±0.7 nm）时，复合光阳极在1.23 V（vs. RHE）下的光电流能够达到5.10±0.13 mA cm^-2。此外，这种复合光阳极在1.23 V（vs. RHE）下测试3小时后的光电流密度还能达到初始值的92 %，其稳定性要远高于水铁矿（60 %）、Co-Pi（21 %）等析氧助催化剂修饰的Mo:BiVO₄光阳极。其原因在于鞣酸-镍铁配合物在半导体表面形成的这层致密均一的薄膜能够阻断半导体和电解液的直接接触，从而有效抑制半导体光腐蚀的发生，提升光阳极在大电流下的稳定性。此外，这类鞣酸-镍铁配合物助催化剂还能有效提升非掺杂的BiVO₄和金红石相TiO₂等其他n型半导体的光电析氧活性和稳定性。因此，鞣酸-镍铁配合物薄膜是一种普适的、新型高效的光电析氧助催化剂。

相关成果近期发表在ACS Energy Letters 上。

该论文作者为：Yanmei Shi, Yifu Yu, Yu Yu, Yi Huang, Bohang Zhao, Bin Zhang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Boosting Photoelectrochemical Water Oxidation Activity and Stability of Mo-doped BiVO₄ through the Uniform Assembly Coating of NiFe-Phenolic Networks

ACS Energy Lett., 2018, 3, 1648-1654, DOI: 10.1021/acsenergylett.8b00855

导师介绍

张兵

http://www.x-mol.com/university/faculty/13340