内大王蕾课题组JMCA观点：NiMoOx作为保护层抗海水电解质腐蚀光电催化性能研究- 大数跨境

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内大王蕾课题组JMCA观点：NiMoOx作为保护层抗海水电解质腐蚀光电催化性能研究

科学材料站

2022-01-05

导读：该文章指出表面修饰的NiMoOx保护层中，Ni物种主要作为演化反应的活性位点，而Mo基氧化物起到超强的保护作用

文章信息

NiMoO_x作为保护层抗海水电解质腐蚀光电催化性能研究

第一作者：2020级别硕士研究生郭笑天

通讯作者：王蕾教授*

单位：内蒙古大学化学化工学院

研究背景

光电化学水分解制氢是太阳能转化和储存的一种很有前途的方法，钒酸铋(BiVO₄)作为一种理想的光阳极，其光生电子-空穴复合以及光腐蚀问题限制了其在光电催化水分解制氢领域的大规模应用。使用NiOOH、FeOOH等表面助催化剂可以在KBi等碱性电解液中达到一个可观的性能和寿命。

目前，利用丰富的海水资源进行电催化制氢研究得到了广泛关注，光电催化方面报道较少。在海水中半导体表面的羟基类助催化剂不稳定，容易造成脱落，进而导致钒酸铋半导体稳定性较差。

文章简介

基于此，内蒙古大学化学化工学院王蕾教授课题组在Journal of Materials Chemistry A 期刊上发表题为“NiMoO_x as a Highly Protective Layer against Photocorrosion for Solar Seawater Splitting”的文章。

该文章指出表面修饰的NiMoO_x保护层中，Ni物种主要作为演化反应的活性位点，而Mo基氧化物起到超强的保护作用，有利于光生电荷快速转移到表面进行海水产氧/产氯反应，大大的提高了半导体的稳定性。

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文章要点

要点一：表面NiMoO_x修饰的BiVO₄具有优异光电崔催化活性和稳定性

在NiMoOx表面修饰中，Ni物种作为主要的活性相，提供了催化活性位点。不同于掺杂，表面修饰的Mo物种仅带来了有限的性能提高，然而其在海水电解质中表现出优异的稳定性，且MoO_x可有效提高半导体的表面分离效率，减少复合。Ni，Mo物种协同作用使得BiVO₄光阳极半导体在海水电解质中拥有一个稳定且可观的性能，可达190 小时。

要点二：钼物种抗海水腐蚀及表面修饰层钝化作用。

传统腐蚀相关的电化学表征表明，氧化钼在海水中具有良好抗腐蚀能力。光电催化稳定性测试过程中，镍元素大量溶解而钼元素保留其表面，表面修饰的NiMoOx逐渐转变为Mox修饰的NiOOH，而后转变为镍掺杂的氧化钼相（Ni-MoOx）。

微量钼的存在最终使得表面钝化，减少表面复合，这对BiVO₄免受海水腐蚀起着至关重要的作用。而被封装的NiO以及重构形成的NiOOH作为活性位点，提供了较好的催化活性。

图 1. 材料表征

图 2. 材料PEC性能

图 3. 材料抗腐蚀性研究

图 4 稳定性测试准原位表征

文章链接

https://doi.org/10.1039/D1TA10066A

通讯作者简介

王蕾教授

内蒙古大学化工学院教授，博士生导师。2010年北京科技大学材料学博士毕业，2020-2016先后在西安大略大学，埃尔朗根-纽伦堡大学从事博士后工作，2016-2018在中国科学院兰州化物所工作，2019年内蒙古大学独立开展工作，建立光电化学与腐蚀防护课题组。以一作/通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed. (4篇)、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy (3篇)、ACS Catal. (2篇)等期刊发表论文53篇。

课题组链接：https://www.x-mol.com/groups/imu_wanglei