通过纳米结构 BiVO4 上的双重碳作用进行电荷中继以实现高性能光电化学水分解

摘要 基于纳米结构钒酸铋（BiVO 4 ）的光电化学水分解是生产低成本、绿色 H 2 以替代化石燃料并实现碳中和的一种极具前景的策略。在此，设计了一种在 BiVO 4 晶体结构中实现原位碳掺杂的简易化学方法，所获得的碳掺杂 BiVO 4 （即 C‐BiVO 4 ）可以提高 BiVO 4 的电子导电性。此外，引入合成的碳量子点（CQDs）作为助催化剂，将 CQDs 固定在 C‐BiVO 4 纳米片上并获得优化的 C‐BiVO 4 /CQDs 异质结构，这不仅提高了光吸收，还增强了光生电荷的分离与转移。源于双重碳作用，制备的 C‐BiVO 4 /CQDs 光阳极在不使用任何空穴牺牲剂的情况下，在相对于 RHE 1.23 V 条件下表现出 4.83 mA cm −2 的优异光电流密度。为了确保敏感光催化剂的实际应用，在 C‐BiVO 4 /CQDs 催化剂上电镀聚苯胺层作为导电、电活性和保护层，以在 9 hours 内维持 2.75 mA cm −2 的显著长期光电流密度。这项工作表明，所提出的低成本、环境友好的双重碳作用可以改性光催化剂并实现 H 2 的绿色生产。