钴铁普鲁士蓝类似物与镍氧氢氧化物共修饰的分级钒酸铋光阳极实现高效太阳能水氧化

本文创新性地构建了BiVO4/NiOOH/CoFe-PBA三元光阳极，通过NiOOH中间层提升空穴迁移率（hole mobility），CoFe-PBA覆盖层兼具助催化剂（cocatalyst）和保护层功能，使光电流密度达到5.67 mA/cm2（较原始BiVO4提升7.8倍），起始电位负移290 mV，为光电解水（PEC）领域提供了界面工程新策略。

　　

Highlight

本研究通过逐层组装构建了BiVO₄/NiOOH/CoFe-PBA三元光阳极，NiOOH中间层凭借优异的空穴迁移率（hole mobility）显著抑制电荷复合，CoFe-PBA覆盖层同时作为助催化剂（cocatalyst）降低水氧化（OER）能垒。多维优化使光电流密度达5.67 mA/cm²（1.23 V vs. RHE），电荷注入效率（94.3%）和分离效率（68.3%）显著提升。

Characterization of photoanodes

XRD与拉曼光谱证实材料结晶性：单斜相BiVO₄（ICDD 00-014-0688）在28.9°（121晶面）等位置显示特征峰，CoFe-PBA的Fe^III-CN-Co^II键振动峰（2153 cm^-1）证实其成功负载。HRTEM显示0.31 nm晶格条纹对应BiVO₄的（121）晶面，EDX图谱验证Co/Fe/Ni元素均匀分布。

Conclusion

该工作通过NiOOH构建高效空穴传输通道，CoFe-PBA提供丰富催化位点，协同实现光生电荷的多维调控（multidimensional optimization）。三元光阳极的ABPE（表观光电转换效率）达0.99%，稳定性测试12小时无衰减，为设计高性能光阳极提供了普适性策略。