随着由温室效应引起的全球变暖成为 21 世纪的主要问题之一，氢作为化石燃料和其他能源载体的替代品在当前研究中变得越来越重要。一种有前景的制氢方法是光电化学水分解，它使用太阳能与合适的半导体光吸收电极相结合，从水中生成氢气和氧气。然而，迄今为止报道的大多数水分解应用都受到光吸收剂降解的影响，导致仅在几秒钟或几分钟后就失去活性。

有鉴于此，德国慕尼黑大学Thomas Bein、弗莱堡大学Anna Fischer等人，提出了一种新的方法，在Mo:BiVO4薄膜上使用共形超薄和氧化稳定保护层，结合薄Fe_0.1Ni_0.9O水氧化辅助催化剂，实现高光电流密度和高稳定性。

本文要点

1）提出了一种基于原子层沉积（ALD）的保护策略，使用超薄(2.5 nm)，共形和氧化稳定的铌掺杂氧化钛(NTO, Nb:TiO₂)保护层，保护Mo:BiVO4薄膜保持长时间的光电流。

2）NTO已被证明是一种合适的氧化稳定的非晶保护层，在各种水氧化应用中显示出令人难忘的长期稳定性。使用掺杂铁的氧化镍辅助催化剂可以进一步提高体系的电化学性能，该催化剂通过电化学沉积(ECD)应用于保护层之上，在模拟的AM1.5G照明和中性pH值下，具有最高可达5.6 mA cm⁻²的记录活性。

3）在16 h的工作条件下，这些光电流稳定在4.7 mA cm⁻²的恒定光电流。相比之下，未受保护的Mo:BiVO₄在2 h后达到1.9 mA cm⁻²的最高光电化学活性，随后由于光吸收剂的不断降解，在超过16 h后，其光电化学性能持续下降至1.2 mA cm⁻²。

参考文献：

Michael Beetz et al. Ultra-Thin Protective Coatings for Sustained Photoelectrochemical Water Oxidation with Mo:BiVO₄. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202011210

https://doi.org/10.1002/adfm.202011210