​郑大易莎莎Small：CoFe MOF功劳大，增强BiVO4电荷转移以促进光电化学水分解

光电化学(PEC)水分解是制造绿色氢燃料的有效策略之一。然而，阳极析氧反应(OER)缓慢的动力学和高过电位限制了该技术的发展和商业应用。钒酸铋(BVO)由于其有利于产氧的价带位置和合适的光吸收带隙，已成为实现高太阳能-化学能转化效率的热门材料。但是，BVO光阳极表面催化性能不足、电荷分离和转移效率低下，这严重制约了其PEC水氧化性能。

近日，郑州大学易莎莎课题组以烟酸(NA)和十六烷基三甲溴化铵(CTAB)作为配体和表面活性剂，在BVO光阳极表面均匀涂覆超薄二元CoFe MOF层(BVO/CoFe MOF (NA))以实现强的电荷分离和转移。

实验结果表明，在BVO表面包覆CoFe MOF (NA)可以构建II型异质结，极大地促进光生载流子的分离和转移，从而延长光生空穴的寿命；CoFe MOF (NA)作为一种有效的析氧助催化剂，提高空穴注入效率，加速表面反应动力学；合理设计的结构可以通过降低界面电阻来促进电荷转移，并且关闭了从BVO到其表面陷阱态的空穴转移通道，从而延长光生电荷寿命。

因此，BVO/CoFe MOF (NA)光阳极在1.23 V_RHE下的光电流密度达3.92 mA cm^-2；在0.79 V_RHE，BVO/CoFe MOF (NA)的ABPE值达到1.09%，而BVO/CoFe MOF (5-ana)、BVO@CoFe MOF (NA)和BiVO₄分别达到0.84、0.62和0.28%，表明CoFe MOF (NA)比CoFe MOF (5-ana)活性更高。

此外，BVO/CoFe MOF (NA)在400 nm处的最高的IPCE值为89%，大约是纯BVO的3.1倍；BVO/CoFe MOF (NA)光阳极在400 nm处的偏置光子电流效率(APCE)达到96%，表明几乎所有的吸收光都可以用于PEC水的氧化。

综上，控制结构以调控光生电荷分离和转移为设计和制备高效的太阳能-燃料转换光催化剂提供了策略。

Structural Engineering of BiVO₄/CoFe MOF Heterostructures Boosting Charge Transfer for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202205246