Heterogeneous doping via charge carrier transport improves Photoelectrochemical H2O oxidative H2O2 synthesis
Notice bibliographique
Résumé
Photoelectrochemical (PEC) water splitting into H 2 O 2 and H 2 has attracted significant attention due to its low cost and sustainability. However, slow charge carrier transport and water oxidation kinetics limit the selectivity for H 2 O 2 production and solar conversion efficiency. Herein, we propose a heterogeneous doping approach that combines surface gradient doping with bulk doping to improve the charge carrier transport in the photoelectrode. Inducing gradient Nb and homogeneous Mo doping into BiVO 4 photoanode (G-Nb/Mo:BVO) can promote charge separation and carrier transfer, leading to the high selectivity for H 2 O 2 generation and suppression of O 2 production. Consequently, the heterogeneously doped G-Nb/Mo:BVO photoanode presents an average Faraday efficiency (FE) of over 80% for H 2 O 2 production in a wide potential of 0.6–1.8 V RHE with the maximum FE of 83.7% at 1.2 V RHE under AM 1.5G illumination. More importantly, H 2 O 2 production rate can reach 1.23 μmol min −1 cm −2 at 1.23 V RHE , representing the best H 2 O 2 production rate reported for the photoelectrodes. Density functional theory calculations prove that Mo and Nb co-doping increases the reactivity of BiVO 4 and improves 2e − water oxidation reaction activity and selectivity. This work demonstrates that heterogeneous doping provides a cost-effective strategy to break performance trade-offs by improving charge carrier separation and transport in light absorbers, and modulating the selectivity and activity of water oxidation reaction to generate H 2 O 2 , which can be extended to other photocatalytic reactions.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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