Nanoporöse BiVO4-Photoanoden mit zweilagigen Sauerstoff-Entwicklungskatalysatoren
In der Theorie sollte Wismutvanadat aufgrund seines Lichtabsorptionsspektrums eine effektive Photoanode für die solare Wasserspaltung sein. In früheren Studien hatten jedoch nur wenige der bei der Photoanregung erzeugten „Löcher“ lange genug Bestand, um Elektronen aus dem Wasser zu entfernen. Tae Woo Kim und Choi Kyoung-Shin von der Universität Wisconsin–Madison (Science, Band 343, Ausgabe 617 990, veröffentlicht am 13.02.2019) zeigten nun, dass die Verwendung einer hydrophoben Vanadiumquelle in der Halbleitersynthese zu einer oberflächennahen Morphologie mit wesentlich längeren Lochlebensdauern führt. Die Abscheidung von zwei aufeinanderfolgenden Katalysatorschichten erhöhte den Anteil der Löcher, die an der Oberfläche mit Wasser reagierten, und erhöhte damit die Effizienz der Sauerstoffevolutionsreaktion.
Parallel publizierten Forscher aus Nanjing (China) und Seoul (Südkorea) in Nature Communications (Kan Zhang, Haibo Zeng et al.) eine Arbeit, die untersucht, ob für eine hocheffiziente solargestützte Wasserspaltung die maßgeschneiderte Integration sogenannter Sauerstoffevolution-Ko-Katalysatoren (OECs) mit Photoanoden ein plausibler Weg ist. In der Zeitschrift Nature beleuchten sie das Design von auf schwarzem Phosphor basierten Geräten für die Anwendung in der Solar-Kraftstoff-Umwandlung und schlagen auch eine vielversprechende Verbindung zwischen Halbleiter und Elektrokatalysator vor.
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