缺氧型Bi2Mo2O9/BiVO4复合光阳极：通过双电子水氧化反应实现高效光电化学过氧化氢合成

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Oxygen-Deficient Bi2Mo2O9/BiVO4 Composite Photoanode for Efficient Photoelectrochemical Hydrogen Peroxide Synthesis via Two-Electron Water Oxidation

双电子水氧化反应中，Bi2Mo2O9/Ar-BiVO4复合光阳极通过氧空位调控和界面钝化有效提升过氧化氢产率（从0.06到0.19 μmol·min?1·cm?2）和法拉第效率（从9.2%到21.8%），同时增强稳定性。氧空位促进载流子分离，Bi2Mo2O9钝化抑制钒溶出。

　　

铋钒酸盐（BiVO₄）在过氧化氢（H₂O₂）生成过程中的光电化学（PEC）性能，尤其是通过两电子水氧化反应（2e^–WOR）的效率，仍有提升空间。本研究选用铋钼酸盐（Bi₂Mo₂O₉）与BiVO₄复合制备光阳极。通过在氩气氛围中煅烧，引入了额外的氧空位（记为Ar–Bi₂Mo₂O₉/BiVO₄）。与BiVO₄相比，Ar–Bi₂Mo₂O₉/BiVO₄在法拉第效率（FE）和H₂O₂生成速率方面均表现出显著提升：在1.53 V（相对于RHE）的电压下，FE从9.2%增加到21.8%，H₂O₂生成速率从0.06 μmol·min^–1·cm^–2提升至0.19 μmol·min^–1·cm^–2。此外，该光阳极的PEC稳定性也显著增强。机制分析表明，氩气氛围中的煅烧过程增强了复合光阳极中光生载流子的分离效率，扩大了费米能级差，提高了空穴准费米能级的能量，从而加速了2e^–WOR反应。Bi₂Mo₂O₉的钝化作用有效抑制了BiVO₄中钒离子的浸出，进一步提高了BiVO₄的PEC稳定性。同时，也验证了这种光阳极在海水电解质中通过2e^–WOR途径生产H₂O₂的可行性和潜力。