光電化學(PEC)水分解是制造綠色氫燃料的有效策略之一。然而，陽極析氧反應(OER)緩慢的動力學和高過電位限制了該技術的發(fā)展和商業(yè)應用。釩酸鉍(BVO)由于其有利于產(chǎn)氧的價帶位置和合適的光吸收帶隙，已成為實現(xiàn)高太陽能-化學能轉化效率的熱門材料。但是，BVO光陽極表面催化性能不足、電荷分離和轉移效率低下，這嚴重制約了其PEC水氧化性能。

近日，鄭州大學易莎莎課題組以煙酸(NA)和十六烷基三甲溴化銨(CTAB)作為配體和表面活性劑，在BVO光陽極表面均勻涂覆超薄二元CoFe MOF層(BVO/CoFe MOF (NA))以實現(xiàn)強的電荷分離和轉移。

實驗結果表明，在BVO表面包覆CoFe MOF (NA)可以構建II型異質結，極大地促進光生載流子的分離和轉移，從而延長光生空穴的壽命；CoFe MOF (NA)作為一種有效的析氧助催化劑，提高空穴注入效率，加速表面反應動力學；合理設計的結構可以通過降低界面電阻來促進電荷轉移，并且關閉了從BVO到其表面陷阱態(tài)的空穴轉移通道，從而延長光生電荷壽命。

因此，BVO/CoFe MOF (NA)光陽極在1.23 V_RHE下的光電流密度達3.92 mA cm^-2；在0.79 V_RHE，BVO/CoFe MOF (NA)的ABPE值達到1.09%，而BVO/CoFe MOF (5-ana)、BVO@CoFe MOF (NA)和BiVO₄分別達到0.84、0.62和0.28%，表明CoFe MOF (NA)比CoFe MOF (5-ana)活性更高。

此外，BVO/CoFe MOF (NA)在400 nm處的最高的IPCE值為89%，大約是純BVO的3.1倍；BVO/CoFe MOF (NA)光陽極在400 nm處的偏置光子電流效率(APCE)達到96%，表明幾乎所有的吸收光都可以用于PEC水的氧化。

綜上，控制結構以調控光生電荷分離和轉移為設計和制備高效的太陽能-燃料轉換光催化劑提供了策略。

Structural Engineering of BiVO₄/CoFe MOF Heterostructures Boosting Charge Transfer for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202205246