بهبود واکنش شکافت فتوالکتروشیمیایی آب با استفاده از فوتوآند CoSe۲-H/BiVO۴: اثرات هم افزایی کامپوزیتهای مبتنی بر هالوسیت در بهبود واکنش تکامل اکسیژن

بهبود کارایی فوتوآندها در فرآیند شکافت فوتوالکتروشیمیایی (PEC)، آب گامی کلیدی در توسعه تولید هیدروژن با استفاده از انرژی خورشیدی است. در این پژوهش یک فوتواند متشکل از BiVO۴ اصلاح شده با CoSe۲-H طراحی شد تا محدودیتهای BiVO۴ در واکنش تکامل اکسیژن (OER) برطرف گردد. حضور CoSe۲-H به طور چشمگیری جدایش بار و انتقال بار در فصل مشترک را بهبود بخشید و منجر به عملکرد فوتوالکتروشیمیایی آب شد. تحت تابش نور فوتوآند CoSe۲-H/BiVO۴ چگالی جریان معادل ۱۳.۳ mA/cm۲ در پتانسیل ۱.۲۳۷ نسبت به الکترود مرجع هیدروژن (RHE) نشان داد که بهبودی ۱۱۰ درصدی نسبت به BiVO۴ خالص (۱.۴۹ mA/cm۲) محسوب می شود، همچنین بازده تبدیل فوتون به جریان تحت بایاس (ABPE) برای این کامپوزیت به ۰.۳۴ رسید که بیش از دو برابر مقدار متناظر در BiVO۴ (۰.۱۹) بود. طیف نمایی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) کاهش قابل توجه مقاومت انتقال بار را نشان داد که نشان دهنده بهبود ویژگی های انتقال بار در کامپوزیت است. ارزیابی پایداری نشان داد که پس از یک ساعت فوتواند CoSe۲-H/BiVO۴ حدود ۹۱ درصد از جریان فوتویی اولیه خود را حفظ کرد در حالی که BiVO۴ در همین مدت، زمان کاهش ۱۵.۴ درصدی را تجربه نمود. این یافته ها تایید کننده تاثیرگذاری CoSe۲ در بهبود پویایی بار و پایداری BiVO۴ است و گزینه ای امیدوار کننده ای برای اکسیداسیون کارآمد آب در سیستم های PEC معرفی می کند.

کلیدواژه ها:

فوتوآند ، شکافت آب ، فتوالکتروشیمیایی ، واکنش تکامل ، اکسیژن ، CoSe۲-H ، BiVO۴