生物质碳掺杂联合类芬顿反应优化BiVO4光阳极实现高效水分解

本文创新性地提出生物质碳掺杂与快速类芬顿反应（Fenton-like）协同策略，显著提升BiVO4（BVO）光阳极性能。通过枸杞衍生碳量子点（CQDs）掺杂构建电子陷阱态，结合2分钟超快沉积Co-FeOOH助催化剂，使Co-FeOOH/C-BVO光电流密度达5.08 mA·cm-2（1.23 V vs RHE），较原始BVO提升5.13倍。该研究为绿色规模化制备高效光阳极提供了新范式。

　　

Highlight

我们通过生物质碳掺杂与分钟级类芬顿反应（2分钟）的双重修饰策略，显著提升了BVO光阳极性能。优化后的Co-FeOOH/C-BVO光阳极在1.23 V vs RHE下获得5.08 mA·cm^-2的光电流密度，较原始BVO提高5.13倍，跻身BiVO₄基体系最高报道值之列。

Construction of Co-FeOOH/C-BVO photoanode

采用煅烧法合成枸杞衍生碳量子点（CQDs），将BiOI前驱体直接浸渍于CQDs溶液后高温煅烧获得C-BVO。随后利用快速类芬顿反应在C-BVO表面沉积非晶薄膜。透射电镜（TEM）显示CQDs呈球形结构（直径2-5 nm），高分辨TEM证实其具有0.21 nm晶格条纹的碳核结构。

Conclusions

开发的Co-FeOOH/C-BVO光阳极通过碳掺杂诱导陷阱态和Co/Fe双金属协同作用，将表面空穴注入效率从47.71%提升至85.39%。密度泛函理论（DFT）计算表明碳掺杂可调控功函数并引入电子陷阱态，该策略为光阳极工程开辟了绿色可扩展的新途径。