Pesquisadores revelam restrição chave de fotoanodos de vanadato de bismuto preparados via método de pirólise

28 de agosto de 2023

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por Li Yuan, Academia Chinesa de Ciências

A divisão fotoeletroquímica (PEC) da água é uma abordagem ideal para converter energia solar em hidrogênio verde, e a preparação controlável e a fácil escalabilidade de fotoanodos eficientes são cruciais para a aplicação prática. O vanadato de bismuto de fase monoclínica (BiVO4) é um fotoânodo promissor devido à ampla utilização da luz visível e boa estabilidade fotoeletroquímica.

Comparado aos métodos populares de preparação em duas etapas, o método de pirólise em uma etapa tem muitas vantagens, como simplicidade, baixo custo e aplicabilidade para a fabricação de fotoanodos BiVO4 uniformes de grande área. No entanto, o desempenho dos eletrodos BiVO4 intrínsecos pelo método de uma etapa não é satisfeito.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zhang Fuxiang do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) revelou fatores-chave que restringem o desempenho da oxidação da água de fotoanodos BiVO4 preparados pelo método de pirólise de uma etapa: o perda de elementos de vanádio e formação de impurezas de fase tetragonal.

O estudo foi publicado na Angewandte Chemie International Edition em 15 de julho.

Os pesquisadores descobriram que o vanádio (V) tem cinética de lixiviação mais rápida do que o bismuto (Bi), resultando na inclusão de alguns BiVO4 tetragonais com baixa capacidade de transporte de carga, que é a principal restrição dos fotoanodos BiVO4 preparados pelo método de pirólise de uma etapa.

Para resolver esse problema, eles otimizaram a consistência do precursor e alcançaram o desempenho de 4,2 mA/cm2 a 1,23 V vs. RHE sob iluminação solar simulada, que foi comparável ao eletrodo BiVO4 pelo método de duas etapas. Além disso, o método otimizado de pirólise em uma etapa está disponível para a preparação controlada de fotoanodos BiVO4 confiáveis ​​de grande área, com área de até 25 cm2.

"Nosso trabalho demonstra a viabilidade para a preparação escalável de fotoanodos BiVO4 eficientes e abre caminho para a divisão da água PEC para aplicação industrial prática", disse o Prof.

Mais Informações: Nengcong Yang et al, Insight into the Key Restriction of BiVO4 Photoanodes Prepared by Pyrolysis Method for Scalable Preparation, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202308729

Informações do diário:Edição Internacional de Química Aplicada

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências