原位制备纳米杂化异质结薄膜光阳极（Co、Mo掺杂的BiVO4/NiFeOOH/MOF-ZIF-8/g-C3N4），用于增强光电化学海水分解性能

《Energy & Fuels》：In Situ Fabrication of Nanohybrid Heterojunction Thin-Film Photoanode of Co, Mo-Doped BiVO4/NiFeOOH/MOF-ZIF-8/g-C3N4 for Enhanced Photoelectrochemical Seawater Splitting

本研究通过微波辅助水热合成和刀片涂覆技术制备了Co,Mo-BiVO4/NiFeOOH/ZIF-8/g-C3N4异质结光阳极，显著提升光解海水产氢性能，达7.21 mA/cm2，并成功开发连续流式PEC装置，在海水环境中实现4.03 mA/cm2光电电流密度，持续稳定12小时，为可持续制氢提供新方案。

　　

直接光电化学（PEC）海水分解为绿色氢（H₂）燃料的生产提供了一条可持续的途径，解决了与能源和环境污染相关的关键全球性问题。在这项研究中，我们报道了通过微波辅助的水热/溶胶-热合成技术和刮刀涂层技术成功制备了一种多层Co、Mo掺杂的BiVO₄/NiFeOOH/ZIF-8/g-C₃N₄异质结光阳极。Co、Mo-BiVO₄薄膜与NiFeOOH、ZIF-8和g-C₃N₄的协同表面改性显著提升了PEC性能，在1.23 V（相对于RHE）时实现了7.21 mA cm^–2的高光电流密度，这是原始BiVO₄性能的5.2倍。相应地，在1.23 V（相对于RHE）和450 nm的光照条件下，该光阳极在0.5 M Na₂SO₄溶液中的入射光子到电流效率（IPCE）为13.24%，吸收光子到电流效率（APCE）为31.45%。为了评估其在海水分解中的实际性能，我们开发了一种分室的、3D打印的、无膜的原型连续流PEC装置，用于可扩展的H₂生成。值得注意的是，该装置实现了4.03 mA cm^–2的光电流密度，并且在12小时内保持了稳定的性能。这种性能的提升归因于活性位点的增加、光生空穴向电解质的注入改善以及电荷复合的抑制。这项研究展示了由Co、Mo-BiVO₄、NiFeOOH、多孔ZIF-8和g-C₃N₄组成的原位工程异质结光阳极的潜力，这些材料具有强的π–π共轭结构，能够实现高效的界面电荷转移和电子结构调控，为下一代可持续太阳能驱动的海水分解光阳极设计提供了依据。