RhO_(2)修饰BiVO_(4)薄膜光阳极的制备及其光电催化分解水性能

作     者：胡越 安琳 韩鑫 侯成义 王宏志 李耀刚 张青红 HU Yue;AN Lin;HAN Xin;HOU Chengyi;WANG Hongzhi;LI Yaogang;ZHANG Qinghong

作者机构：东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 华东理工大学化工学院化学工程国家重点实验室上海200237 东华大学材料科学与工程学院教育部先进玻璃制造技术工程中心上海201620 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2022年第37卷第8期

页      面：873-882页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51572046) 

主　　题：钒酸铋 氧化铑 助催化剂 光电催化 分解水 

摘      要：钒酸铋是最具有光电催化应用潜力的水分解光电阳极之一,但由于表面缓慢的动力学反应速率,其光电催化效率仍不理想。本研究通过浸渍法在BiVO_(4)薄膜光阳极上负载纳米RhO_(2)助催化剂,研究RhO_(2)负载量对BiVO_(4)光阳极光电催化性能的影响规律及其机理。晶粒尺寸10~25 nm的RhO_(2)均匀负载在颗粒尺寸100~250 nm、厚度约为400 nm的BiVO_(4)光阳极薄膜表面。考虑到贵金属铑的昂贵成本,RhO_(2)的最佳负载量为质量分数1.65%,在偏压1.23 V(***)、1.0 mol/L Na_(2)SO_(3)溶液中(pH8.5)AM 1.5模拟可见光照射下,光电流密度达3.81 mA·cm^(-2),相较纯BiVO_(4)提升了10.58倍。在没有有机牺牲剂的条件下,光阳极同时析出了氢气和氧气,两者比例接近2:1,产氧速率为8.22μmol/(h·cm^(2))。负载RhO_(2)有效改善了光阳极的表面水氧化动力学,使光生空穴更快与电解质溶液进行水氧化反应,抑制光生载流子复合,从而显著提升光电催化性能。另外,负载RhO_(2)后,空穴更容易从光阳极表面被有效提取到电解质溶液中,减少其在光阳极表面积累,从而使BiVO_(4)/RhO_(2)(1.65%)光阳极可持续稳定工作10 h以上。