光电催化分解水的光阳极通常使用具有高效利用光生空穴能力的产氧催化剂。这是因为光电极的界面通常缺乏水氧化催化功能。阻碍光电极/OEC催化剂界面的电子-空穴复合是最大化利用OEC催化剂产生的空穴的关键。有鉴于此，威斯康星大学麦迪逊分校Kyoung-Shin Choi、芝加哥大学Giulia Galli、布鲁克海文实验室Mingzhao Liu等为了准确的理解和研究光电极/OEC催化剂界面的界面电荷转移以及光电流的形成，制备具有不同Bi:V比例的BiVO₄(010)/FeOOH光电极，在BiVO₄界面外层具有不同的Bi:V比例（保持接近化学计量比界面vs富含Bi界面），同时维持体相BiVO₄和FeOOH层基本上相同。

主要内容

（1）

得到的两个光电极的起始光电流和OER光电流密度出现显著区别。通过常压XPS表征，说明两种BiVO₄(010)/FeOOH光电极在非光照和光照条件的Fe²⁺:Fe³⁺比例都发生显著区别，这个现象说明界面原子的组成和结构对界面的电荷转移起到重要影响。

（2）

通过理论计算，说明界面Bi:V的比例影响BiVO₄表面的水化，影响与FeOOH层之间的成键，并且影响BiVO₄和FeOOH之间的能级排列。

参考文献

Adam M. Hilbrands, Shenli Zhang, Chenyu Zhou, Giacomo Melani, Dae Han Wi, Dongho Lee, Zhaoyi Xi, Ashley R. Head, Mingzhao Liu*, Giulia Galli*, and Kyoung-Shin Choi*, Impact of Varying the Photoanode/Catalyst Interfacial Composition on Solar Water Oxidation: The Case of BiVO₄(010)/FeOOH Photoanodes, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c07722

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07722