SNUEI

Selective and Efficient Gd-Doped BiVO4 Photoanode for Two-Electron Water Oxidation to H2O2

2019 · ACS Energy Letters

저자

Jihyun Baek, Thomas Mark Gill, Hadi Abroshan, 박상욱 (Sangwook Park), Xinjian Shi, Jens K. Nørskov, Hyun Suk Jung, Samira Siahrostami, Xiaolin Zheng

연구주제

Advanced Photocatalysis Techniques · TiO2 Photocatalysis and Solar Cells · Electrocatalysts for Energy Conversion

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

환경 > 물관리 > 하/폐수 고도처리/핵심요소기술에너지 외

배정 근거: AI 키워드가 잡은 NTIS 과제의 분류(정책 연계 맵과 같은 방법).

AI 연구 키워드·방법

비스무트 바나데이트 광양극(BiVO4) 과산화수소 생산 2전자 물 산화

밀도범함수 이론(DFT)

키워드 (OpenAlex)

bismuth vanadate gadolinium doping photoanodes two-electron water oxidation hydrogen peroxide production photoelectrochemical water oxidation Faradaic efficiency turn-on voltage

초록

Photoelectrochemical oxidation of water presents a pathway for sustainable production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Two-electron water oxidation toward H 2 O 2, however, competes with the popular four-electron process to form oxygen and one-electron water oxidation to form OH radical. To date, bismuth vanadate (BiVO 4 ) has been shown to exhibit promising selectivity toward H 2 O 2, especially under illumination, but it suffers from high overpotential and notoriously poor stability. Herein, using density functional theory calculations, we predict that doping BiVO 4 with optimal concentrations of gadolinium (Gd) not only enhances its activity for H 2 O 2 production but also improves its stability. Experimentally, we demonstrate that intermediate amounts of Gd doping (6–12%) reduce the onset potential of BiVO 4 for H 2 O 2 production by ∼110 mV while achieving a Faradaic efficiency of ∼…

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

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교수 1

박상욱

연구주제 1

Advanced Photocatalysis Techniques

정책분야 1

물관리

키워드 3

비스무트 바나데이트 광양극(BiVO4) · 과산화수소 생산 · 2전자 물 산화

방법 1

밀도범함수 이론(DFT)