光生载流子的有效转移和提高的抗腐蚀稳定性对于最大限度地提高光阳极的性能至关重要。
有鉴于此，苏黎世大学Greta R. Patzke等人，在 TiO2 保护的 BiVO4（R-TiO2@BiVO4）光阳极上制备了一种还原催化层，用于改善光阳极的光生载流子的有效转移和提高抗腐蚀稳定性。
本文要点
1）具体而言，与原始 BiVO4 相比，R-TiO2@BiVO4光电阳极在pH值为8时，在1.23 VRHE下显示出2.1 mA cm-2的高光电流，并具有234 mVRHE的更负起始电位。
2）通过光电电化学阻抗研究发现了BiVO4光电阳极的两种表面态。相比之下，只有一个位于较高电位的它们出现在富含氧空位的 R-TiO2@BiVO4光阳极上。对于 BiVO4 光阳极，第一表面态 (SS1) 位于起始电位 (~0.45 VRHE) 附近，而第二表面态 (SS2) 位于水氧化电位 (~1.05 VRHE) 附近。然而，源自具有缓慢动力学的水氧化中间体的较低能量的 SS1 在 R-TiO2@BiVO4光阳极中被钝化。相比之下，由于具有快速水氧化动力学的中间体的积累增加，在更高能量下 SS2 中的空穴密度在R-TiO2@BiVO4光阳极中大大提高。因此，建议SS2作为反应中心，这与氧空位的数量和占有率有关。
3）此外，BiVO4光阳极的表面复合中心被TiO2钝化，从而防止电子陷入 VO2+ 至 VO2+ 的不可逆表面转化。这些观察结果为BiVO4光阳极表面态的作用和氧空位的功能提供了基本的理解。
参考文献：
Hang Chen et al. The Role of Surface States on Reduced TiO2@BiVO4 Photoanodes: Enhanced Water Oxidation Performance through Improved Charge Transfer. ACS Catal., 2021.
DOI: 10.1021/acscatal.1c00686
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00686
