自从Honda和Fujishima首次发现利用太阳能和TiO2作为光催化剂用于水分解以来，光电化学(PEC)水分解作为一种生产清洁、潜在廉价和可持续发展的氢燃料的重要策略引起了人们的极大关注。BiVO₄由于具有合适的光学带隙、有利的带边位置和相对无毒等特性，已成为水分解即析氧反应的模型体系。然而，裸BiVO4仍存在相对较高的电子-空穴复合速率和缓慢的水氧化反应速率。

近日，台湾科技大学Chia-Ying Chiang报道了一种新型的三元ZnCoV-层状双氢氧化物（ZnCoV-LDH）作为一种高效的析氧助催化剂来提高BiVO₄光阳极的光电化学（PEC）水分解性能。

文章要点

1）研究人员采用一种快速、简便的电沉积方法制备了ZnCoV-LDH纳米薄片。

2）与裸BiVO₄相比，复合光阳极的起始电位发生了370 mV的阴极位移，光电流密度提高了约4倍，相比于可逆氢电极，在1.23 V时产生了2.7 mA cm^-2的电流密度。此外，修饰电极对水氧化具有更高的稳定性。

3）PEC性能的提高是由于在ZnCoV-LDH助催化剂的存在下，改进了析氧反应（OER）动力学，有效地利用了水氧化过程中的光生空穴。此外， Co物种为水氧化反应提供了捕捉光生空穴的活性中心，而Zn物种则作为结构载体。

4）研究发现，强吸电子V⁵⁺的引入不仅促进了OER中高活性Co³⁺物种的原位生成，而且可以调节电子电导率，从而提高了OER的本征活性，加速了OER反应动力学。

本工作不仅为PEC水分解提供了一种新型的、有前景的助催化剂，而且为合理设计其他氢氧化物材料提供了一种简便的方法。

T-G. Vo, K-F. Chang, C-Y. Chiang, Valence modulation on zinc-cobalt-vanadium layered double hydroxide nanosheet for accelerating BiVO₄ photoelectrochemical water oxidation, Journal of Catalysis (2020)

DOI：10.1016/j.jcat.2020.09.001

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.09.001