FeOOH/VO-BiVO4光阳极的电荷转移机制解析：表面复合抑制与氧空位协同提升水氧化性能

本文通过构建FeOOH/VO-BiVO4光阳极，实现3.5倍光电流密度提升（达3.5 mA cm?2@1.23 VRHE）。强度调制光电流谱（IMPS）揭示FeOOH覆盖层通过将表面复合速率常数降至10?2 s?1，显著提升电荷转移效率，而氧空位（VO）主要优化体相电荷分离。该研究为高性能BiVO4基光阳极设计提供机理指导。

　　

Highlight

FeOOH/V_O-BiVO₄光阳极通过协同调控氧空位（V_O）和FeOOH覆盖层，在1.23 V_RHE下实现3.5 mA cm^?2的高光电流密度，较原始BiVO₄提升3.5倍。

Material properties of the BiVO₄-based photoanodes

扫描电镜显示BiOI纳米片（厚度~10 nm）经煅烧转化为多孔BiVO₄结构，FeOOH沉积后形成均匀覆盖层。X射线光电子能谱（XPS）证实V_O的存在使BiVO₄的V⁴⁺/V⁵⁺比值升高，而FeOOH的引入未改变晶相结构。

Conclusions

FeOOH通过"空穴蓄水池"效应将表面复合速率常数压制至10^?2 s^?1（0.93-1.23 V_RHE范围），使电荷转移效率成为光电流提升的主导因素；而V_O仅轻微提高体相电荷分离效率。该工作阐明了OECs（氧进化催化剂）与缺陷工程的协同机制。