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2024 article

Enhanced water splitting on (010) facet-exposed BiVO4 photoanode with improved carrier injection efficiency

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Le résumé fourni par la source

Transition metal oxide semiconductors, noted for their stability and suitable bandgap, are promising photoanodes for water splitting. Surface engineering is critical to tackle issues like low carrier mobility and charge recombination, stemming from atomic arrangement and Fermi level differences. While exposing dominant crystal facets boosts photocatalytic capability, it can hinder carrier injection into the electrolyte. In this study, BiVO4 films with various facet exposures were synthesized and characterized using scanning electron microscopy and x-ray diffraction to confirm their morphology and crystalline structure. Mott–Schottky analysis was employed to investigate changes in the band structure near the semiconductor–electrolyte interface, revealing that high (010)-BiVO4 facet exposure enhances carrier separation but reduces injection efficiency. The results from photoconductive atomic force microscopy tests demonstrated that enhanced band bending at the semiconductor interface improves hole transfer. Coating the (010)-BiVO4 photoanode with MoS2 and an amorphous ZrO2 interlayer yielded a photocurrent density of 0.6 mA cm−2 at 1.2 V (vs RHE) under AM 1.5 G illumination, tripling the pristine photoanode's performance and nearly tripling water splitting efficiency. Mechanism revealing the improved photoelectrochemical performance is attributed to a greater band bending on the BiVO4 surface, enhancing hole injection dynamics. This work provides a feasible strategy for a deeper understanding of the intrinsic mechanisms of facet engineering and improving the activity of photoanodes.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Enhanced water splitting on (010) facet-exposed BiVO4 photoanode with improved carrier injection efficiency
Date Crossref
28/10/2024
Éditeur
AIP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

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