Optimizing BiVO4 photoanode via biomass-derived carbon doping strategy combined with Fenton-like reaction for boosted water splitting
1. Lianqing Yu*, Nannan Chen, Chong Liu, Kehui Xue, Huihua Luo, Zhe Li, Yaping Zhang, Haifeng Zhu, Optimizing BiVO4 photoanode via biomass-derived carbon doping strategy combined with Fenton-like reaction for boosted water splitting, Renewable Energy, 2026, 256, 124223 https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.124223.
釩酸鉍（BVO）作為一種有前景的光電化學(xué)（PEC）水分解材料，取得了重大突破。然而，其PEC性能仍然受到電荷分離和轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)緩慢的限制。在這項(xiàng)工作中，我們通過枸杞衍生的碳摻雜結(jié)合微小尺度（2分鐘）芬頓樣技術(shù)構(gòu)建了Co-FeOOH/C-BVO光陽(yáng)極的蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。目標(biāo)光陽(yáng)極在1.23 V vs RHE下實(shí)現(xiàn)了5.08 mA cm?2的光電流密度，比原始BVO高5.13倍。DFT計(jì)算證實(shí)，碳摻雜在費(fèi)米能級(jí)附近引入了電子陷阱態(tài)，減少了體載流子復(fù)合，并將帶隙縮小了0.04eV。此外，碳摻雜調(diào)節(jié)了速率決定步驟（RDS）的能壘（?O→?OOH），加速水氧化動(dòng)力學(xué)。Co-FeOOH層不僅有效地鈍化了C-BVO的表面態(tài)，而且其雙金屬協(xié)同作用（Co/Fe）提供了快速的空穴提取驅(qū)動(dòng)力，使表面空穴注入效率從47.71%提高到85.39%。這項(xiàng)工作通過合理整合生物質(zhì)衍生的碳摻雜和快速助催化劑沉積，為設(shè)計(jì)高性能光電極建立了一種新的范式，提供了基本的見解和實(shí)際的制造優(yōu)勢(shì)。