作者：王其召; 牛腾娇; 王磊; 黄静伟; 佘厚德nife双氢纳米粒子bivo4光阳极光电化学水分解光电催化
摘要：近年来,太阳能驱动的光电化学水分解作为一种高效、环保、可持续的技术,已经引起了广泛的关注.为了更好地使用光电化学技术将太阳能转化为化学能,至关重要的是提高光电极材料的光吸收和光转化效率.BiVO4禁带宽度(Eg=2.4–2.5 eV)小,具有很好的可见光响应能力,因此BiVO4光电极材料引起了广泛关注.但是,当单独BiVO4作为光电阳极材料时,电子-空穴对分离弱、载流子传输慢,从而使BiVO4不能很好地在光电化学水分解中发挥作用.为了缓解或解决此类限制性因素,本课题组通过水热法合成了NiFe双氢纳米粒子,并将其负载于BiVO4电极表面,光电催化分解水实验表明其产氢效率得到大幅度提高.同时制备了Ni(OH)2/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极并用于研究NiFe/BiVO4电极的反应机理.在上文基础上,本文采用电子扫描电镜(SEM)、高分辨投射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段和线性扫描伏安法(LSV)和电流时间(I-t)等对其光电化学活性进行了测试,研究了NiFe/BiVO4电极在发生水氧化时的反应机理.SEM结果表明,Ni(OH)2是以纳米片组成的纳米球负载于多孔BiVO4表面;而当Fe(OH)2负载于BiVO4表面时,BiVO4的纳米尺寸减小;NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO4表面时,可以明显看见BiVO4纳米颗粒表面包裹着一层更小的纳米粒子.这证明了Ni(OH)2,Fe(OH)2和NiFe-LDH纳米粒子均成功负载于BiVO4表面.这也得到HRTEM结果的确认.UV-Vis DRS结果表明NiFe-LDH纳米粒子能有效拓宽BiVO4的吸收边,从而增加对可见光的吸收,增加了对光的利用率.LSV测试结果表明,暗反应条件下Ni(OH)2/BiVO4比NiFe/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极的起始电位更低,说明Ni(OH)2有更好的传输电子性能;而在光照条件下,在同一电位时NiFe/BiVO4比Ni(OH)2/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极的光电流值更高.值得注意的是,此时Ni(OH)2/BiVO4比Fe(OH)2/BiVO4电极的光电流值低,这又说明F
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