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Surface Recombination Suppression in BiVO4 Photoanodes Through Sequential Deposition of FeCoOx and NiOx Thin Films

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Autor(es):
Khan, Niqab ; Bajiri, Mohammed A. M. ; Rosa, Washington Santa ; Valverde, Joao Victor P. ; Mendonca, Cleber R. ; De Boni, Leonardo ; Avansi Jr, Waldir ; Wender, Heberton ; Souza, Flavio L. ; Goncalves, Renato, V
Número total de Autores: 10
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: CHEMCATCHEM; v. N/A, p. 11-pg., 2025-12-21.
Resumo

Bismuth vanadate (BiVO4) is a well-known n-type semiconductor that has been investigated as an efficient photoanode for water oxidation. However, pristine BiVO4 suffers from sluggish water oxidation kinetics, largely attributed to its short hole diffusion length and high surface charge recombination. To overcome these challenges, we prepare a BiVO4 (BVO) photoanode modified with FeCoOx and NiOx thin layers via magnetron sputtering. The resulting BVO/FeCoOx/NiOx heterojunction demonstrates a 1.85-fold improvement in photocurrent density (1.85 mA/cm2) at 1.23 versus RHE related to the pristine BiVO4. The improved photocurrent density was attributed to reduced surface recombination of photogenerated electrons and holes and accelerated sluggish water oxidation at the BiVO4 surface by FeCoOx and NiOx thin layers. Femtosecond transient absorption (fs-TA) spectroscopy shows that the heterojunction of FeCoOx and NiOx thin layers at the BiVO4 surface significantly delays the electron-hole recombination process, thus improving charge separation and PEC performance. Furthermore, a SiO2 thin layer deposited on BVO/FeCoOx/NiOx improved the stability of the heterojunction by 72% after 1 h of reaction. (AU)

Processo FAPESP: 23/15633-0 - Desenvolvimento de heterojunções hiperfinas a base de BiVO4 para reações fotoeletroquímicas
Beneficiário:Niqab Khan
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 20/16036-8 - Espectroscopia ultrarrápida: excitação e prova degenerados e não degenerados resolvidos em polarização
Beneficiário:Rafael de Queiroz Garcia
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
Processo FAPESP: 23/00618-6 - Desenvolvimento de dispositivos semicondutores para geração de hidrogênio verde via separação fotoeletroquímica da água sem polarização externa
Beneficiário:Renato Vitalino Gonçalves
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais - Regular
Processo FAPESP: 24/00989-7 - Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEMol)
Beneficiário:Edson Roberto Leite
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
Processo FAPESP: 18/11283-7 - Fotônica não linear: espectroscopia e processamento avançado de materiais
Beneficiário:Cleber Renato Mendonça
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático