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In situ modification of BiVO4 nanosheets on graphene for boosting photocatalytic water oxidation.
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1039/d0nr02718a Siyuan Liu 1 , Jian Pan , Xin Li , Xin Meng , Hao Yuan , Yao Li , Yixin Zhao , Dawei Wang , Jun Ma , Shenmin Zhu , Lingti Kong
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1039/d0nr02718a Siyuan Liu 1 , Jian Pan , Xin Li , Xin Meng , Hao Yuan , Yao Li , Yixin Zhao , Dawei Wang , Jun Ma , Shenmin Zhu , Lingti Kong
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Owing to the sluggish water oxidation process, unearthing an ideal model for disclosing the impact of an architectural approach on the water oxidation activity of photocatalysts becomes a vital issue. Here, we propose an innovative in situ modification strategy for constructing ultrapure BiVO4 nanosheets on graphene (u-BVG) toward the accelerated photocatalytic water oxidation reaction. Considering the Mott–Schottky heterojunctions at the contact interface in u-BVG, the feasible electron transfer from excited BiVO4 to graphene facilitates the holes to migrate onto the BiVO4 surface for the water oxidation reaction. Compared with the conventional synthesis strategies, our strategy avoids the introduction of Cl impurities. This modification allows for not only a ca. 0.1 eV deeper valence band edge position to generate holes with a stronger oxidation potential but the extraction of the impurity level to suppress the carrier recombination. And density functional theory calculations are in accordance with the above results. Impressively, these merits endow the u-BVG with ca. 16.8 times growth in the amount of ˙OH radicals derived from OH−/H2O oxidation, an over 260% enhancement in O2 yield and a 1.6-fold increase in the apparent quantum efficiency relative to the impure counterpart. This work paves the way for the reconstruction of graphene-based binary systems with high performance in solar-to-chemical energy conversion.
中文翻译：
BiVO4纳米片在石墨烯上的原位修饰，以促进光催化水氧化。
由于缓慢的水氧化过程，揭示一个理想的模型来揭示建筑方法对光催化剂的水氧化活性的影响成为一个至关重要的问题。在这里，我们提出了一种创新的原位修饰策略，用于在石墨烯（u-BVG）上构建超纯BiVO 4纳米片，以促进光催化水氧化反应。考虑到u-BVG接触界面上的莫特-肖特基异质结，从激发的BiVO 4到石墨烯的可行电子转移有利于空穴迁移到BiVO 4上表面用于水的氧化反应。与常规合成策略相比，我们的策略避免了引入Cl杂质。这种修改不仅允许大约。价带边缘的位置更深0.1 eV，以产生具有较强氧化电位的空穴，但通过提取杂质能级来抑制载流子复合。密度泛函理论计算与上述结果一致。令人印象深刻的是，这些优点使u-BVG具有大约 16.8倍的增长在OH基的量为OH衍生的- / H 2 O型氧化，过260％的增强为O 2相对于不纯的对应物，其表观量子效率提高了1.6倍。这项工作为在太阳能到化学能转换中具有高性能的基于石墨烯的二元系统的重建铺平了道路。
更新日期：2020-07-16
中文翻译：
BiVO4纳米片在石墨烯上的原位修饰，以促进光催化水氧化。
由于缓慢的水氧化过程，揭示一个理想的模型来揭示建筑方法对光催化剂的水氧化活性的影响成为一个至关重要的问题。在这里，我们提出了一种创新的原位修饰策略，用于在石墨烯（u-BVG）上构建超纯BiVO 4纳米片，以促进光催化水氧化反应。考虑到u-BVG接触界面上的莫特-肖特基异质结，从激发的BiVO 4到石墨烯的可行电子转移有利于空穴迁移到BiVO 4上表面用于水的氧化反应。与常规合成策略相比，我们的策略避免了引入Cl杂质。这种修改不仅允许大约。价带边缘的位置更深0.1 eV，以产生具有较强氧化电位的空穴，但通过提取杂质能级来抑制载流子复合。密度泛函理论计算与上述结果一致。令人印象深刻的是，这些优点使u-BVG具有大约 16.8倍的增长在OH基的量为OH衍生的- / H 2 O型氧化，过260％的增强为O 2相对于不纯的对应物，其表观量子效率提高了1.6倍。这项工作为在太阳能到化学能转换中具有高性能的基于石墨烯的二元系统的重建铺平了道路。
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