北科納米可提供MoOx/MXene空穴傳輸層（可定制）

研究摘要

半導(dǎo)體光陽(yáng)極的發(fā)展對(duì)于實(shí)現(xiàn)光電化學(xué)（PEC）水分解具有重要研究?jī)r(jià)值。近日，大連理工大學(xué)侯軍剛教授研究團(tuán)隊(duì)在《Angew. Chem. Int. Ed.》上發(fā)表最新研究成果，在BiVO4基底上負(fù)載MXene量子點(diǎn)（MQD），然后，通過(guò)MoOx層的沉積，并與作為析氧反應(yīng)的共催化劑（OEC）超薄氫氧化合物相結(jié)合，作為一種集成的光陽(yáng)極。OEC/MoOx/MQD/ BiVO4陣列在1.23 V（相對(duì)于可逆氫電極）條件下，不僅可以實(shí)現(xiàn)5.85 mA cm-2的面電流密度，還可以表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。結(jié)合電化學(xué)分析與密度泛函理論計(jì)算，較高的PEC性能主要源于MoOx與MQD的結(jié)合，作為傳輸層的空穴，減小電荷的重結(jié)合，促進(jìn)空穴的傳輸并加速水分解動(dòng)力學(xué)。通過(guò)概念驗(yàn)證，本文不僅證明了空穴傳輸層的應(yīng)用潛力，還為用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的集成光陽(yáng)極的合理化設(shè)計(jì)與制備提供了新的思路。

圖文導(dǎo)讀

圖1.?集成化光電化學(xué)水分解器件示意圖；OEC/MoOx/MQD/ BiVO4的制備過(guò)程示意圖。

圖2.?MoOx/MQD/BiVO4與MoOx/MN/BiVO4的SEM圖像；BiVO4， MQD， MQD/BiVO4，MoOx/MQD/ BiVO4的TEM圖像；MoOx/MQD/BiVO4與MN/ BiVO4的HR-TEM圖像；MoOx/MQD/BiVO4的元素分布。

圖3.?BiVO4，MQD/BiVO4，MoOx/MQD/BiVO4的高分辨XPS光譜。

圖4.?不同光陽(yáng)極的性能。

圖5.?不同光陽(yáng)極的性能：電化學(xué)阻抗譜，Mott–Schottky圖等。

圖5.?BiVO4與NiFeOOH/MoOx/MQD/BiVO4光陽(yáng)極的光電流穩(wěn)定性，以及電荷傳輸過(guò)程示意圖。

圖5.?BiVO4，MQD/BiVO4，MoOx/MQD/BiVO4的光吸附模型及相應(yīng)的吉布斯自由能

總結(jié)

? ? ? 本文通過(guò)在BiVO4上負(fù)載MXene量子點(diǎn)，然后在復(fù)合基底上沉積MoOx層，形成光陽(yáng)極，與超薄的氫氧化物析氧共催化劑耦合，構(gòu)建空穴傳輸層集成的光陽(yáng)極OEC/MoOx/MQD/BiVO4。對(duì)空穴傳輸層的進(jìn)行調(diào)控是對(duì)用于PEC水分解的半導(dǎo)體光陽(yáng)極進(jìn)行優(yōu)化的有效策略。該工作從機(jī)理上深度分析了空穴傳輸層在PEC系統(tǒng)中的角色，為用于能源轉(zhuǎn)化的集成光陽(yáng)極的設(shè)計(jì)與制備啟發(fā)了新的思路。

文獻(xiàn)鏈接

doi.org/10.1002/anie.202200946

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