研究者らは、熱分解法によって調製されたバナジン酸ビスマス光陽極の重要な制限を明らかにした

2023 年 8 月 28 日

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中国科学院、李源著

光電気化学 (PEC) 水分解は、太陽エネルギーをグリーン水素に変換するための理想的なアプローチであり、効率的な光アノードの制御可能な調製と容易な拡張性が実用化に不可欠です。 単斜相バナジン酸ビスマス (BiVO4) は、可視光の利用範囲が広く、光電気化学的安定性が優れているため、有望な光アノードです。

一般的な 2 段階の調製方法と比較して、1 段階の熱分解法には、単純さ、低コスト、均一な大面積 BiVO4 光アノードの製造への適用性など、多くの利点があります。 しかし、ワンステップ法による真性 BiVO4 電極の性能は満足されていません。

最近、中国科学院 (CAS) 大連化学物理研究所 (DICP) の Zhang Fuxiang 教授が率いる研究チームは、一段階熱分解法で調製された BiVO4 光陽極の水酸化性能を制約する重要な要因を明らかにしました。バナジウム元素の損失と正方晶相の不純物の形成。

この研究は7月15日、Angewandte Chemie International Editionに掲載された。

研究者らは、バナジウム (V) の浸出速度がビスマス (Bi) よりも速く、その結果、電荷輸送能力が低い正方晶系 BiVO4 がいくつか含まれることになり、これが 1 ステップ熱分解法で調製された BiVO4 光アノードの重要な制限であることを発見しました。

この問題に対処するために、一貫したプリカーサーを最適化し、模擬太陽光照明下で 1.23 V 対 RHE で 4.2 mA/cm2 の性能を達成しました。これは、2 段階法による BiVO4 電極に匹敵します。 さらに、最適化されたワンステップ熱分解法は、最大 25 cm2 の面積の信頼できる大面積 BiVO4 光アノードの制御された調製に利用できます。

「私たちの研究は、効率的なBiVO4光陽極の拡張可能な調製の実現可能性を実証し、実用的な産業応用に向けたPEC水分解への道を開くものです」とZhang教授は述べた。

詳しくは： Nengcong Yang et al、「スケーラブルな調製のための熱分解法で調製された BiVO4 光アノードの重要な制限への洞察」、Angewandte Chemie International Edition (2023)。 DOI: 10.1002/anie.202308729

雑誌情報:応用化学国際版

中国科学院提供