English

• 太阳能作为一种丰富的可再生能源，1 h内到达地球的能量相当于全球一年的能源需求^[1-2]。基于光电催化分解水技术，可在电解池的阴极和阳极分别获得氢气(H₂)和氧气(O₂)，即将太阳能转化为化学能。H₂被认为是21世纪最具潜力的清洁能源之一，可缓解化石燃料的短缺，满足全球日益增长的能源需求^[3-6]。因此大多数研究者致力于阴极氢气的产生和收集，而很少关注阳极产物的生成及利用^[7-10]。近年来，研究者开始利用光阳极催化合成高附加值化学品过氧化氢(H₂O₂)以替代具有较低经济价值的阳极产物O₂^[11-14]。经济价值方面，水氧化产H₂O₂(1 mol H₂O₂，0.048 )优于产O₂(1 mol O₂，0.002 3 )^[15]。阳极产H₂O₂同时阴极产H₂，可以提高光电催化电解池整体应用价值。水分解产H₂O₂和O₂化学反应式见式1和2：

  $ 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}=\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2+2 \mathrm{H}^{+}+2 \mathrm{e}^{-} \quad\left(E^{\ominus}=1.76\;\mathrm{ V}(\text { vs RHE })\right) $

  (1)

  $ 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}=\mathrm{O}_2+4 \mathrm{H}^{+}+4 \mathrm{e}^{-} \quad\left(E^{\ominus}=1.23\;\mathrm{ V}(\text { vs RHE })\right) $

  (2)

  H₂O₂是一种被广泛应用于工业合成、纺织漂白、污水处理、医疗杀菌等多个领域的绿色清洁化学品^[16-19]。此外，H₂O₂还是一种优良的能量载体，可用于燃料电池^[20-22]。目前光电催化合成H₂O₂的阳极材料主要为钒酸铋(BiVO₄)。BiVO₄作为最具潜力的n型半导体材料之一被广泛用于光电催化氧化水产O₂反应^[23-27]。最近，相关工作表明BiVO₄在光电催化氧化水产H₂O₂方面同样展现出诱人的潜力。Fuku等制备了WO₃/BiVO₄光阳极并用于光电催化产H₂O₂，结果表明该材料在低温下展现出最高为54%的反应选择性以及2 mmol·L^-1的H₂O₂积累浓度^[28]。随后，该课题组将无定型态Al₂O₃复合在WO₃/BiVO₄光阳极表面，获得了80% 的反应选择性和大于2.5 mmol·L^-1的H₂O₂浓度^[29]。Zheng课题组采用密度泛函理论计算预测了Gd元素的掺杂不仅可以提高BiVO₄光电催化产H₂O₂活性，还可以提高其稳定性，并且在实验上验证了该理论预测^[30]。Zhang课题组在BiVO₄光电催化产H₂O₂性能优化方面进行了系列的研究。通过在BiVO₄表面复合SnO₂并引入氧空位活性位点，制备的SnO_2-x/BiVO₄光阳极在0.6~2.1 V(vs RHE)电位区间获得了高于86% 的法拉第效率，同时H₂O₂产率达到0.825 μmol·min^-1·cm^{-2 [31]}。通过对BiVO₄进行晶面调控发现，BiVO₄的(010)晶面更加适合光电催化产H₂O₂，其展现出70% 的产H₂O₂法拉第效率^[32]。利用实验和理论计算发现BiVO₄表面本征氧空位会降低其光电催化产H₂O₂性能，该课题组通过在富V₂O₅气氛下退火以抑制BiVO₄表面氧空位的生成，获得了58.4% 的法拉第效率^[33]。

  尽管有上述研究者的不懈探索，但提高BiVO₄光电催化产H₂O₂活性及稳定性的改性手段仍需进一步研究和开发。本课题组前期工作表明，Sb₂O₃是一种有潜力的产H₂O₂电催化剂，具有优良的H₂O₂合成及积累性能，同时具备优异的电催化稳定性^[34-35]。将Sb₂O₃与BiVO₄光阳极复合，有望提高其光电催化产H₂O₂反应选择性和催化稳定性。因此，本工作在水热法制备的WO₃薄膜基础上构建BiVO₄/WO₃异质结，再采用旋涂法将Sb₂O₃复合在上述薄膜材料上，制备了Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃异质结光阳极材料。系统的光电化学测试结果表明，Sb₂O₃不仅提高了BiVO₄/WO₃的光电催化产H₂O₂法拉第效率及产率，同时改善了BiVO₄/WO₃的光电催化稳定性。

  1.   实验部分

  1.1   WO₃薄膜电极制备

  所有试剂药品均为分析纯，从商业来源获得，无需进一步纯化即可使用。根据已有报道通过水热法在氟掺杂的SnO₂导电玻璃基底上生长WO₃薄膜^[36]。实验步骤简述如下：首先，将0.077 1 g二水合钨酸钠(Na₂WO₄·2H₂O)溶解在20 mL蒸馏水中，磁力搅拌至溶液澄清后加入3.33 mL 1 mol·L^-1的盐酸，搅拌均匀后在混合溶液中加0.032 2 g草酸(C₂H₂O₄)。充分溶解后将15 mL溶液转移到25 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中。将依次用蒸馏水和无水乙醇超声清洗15 min的2 cm×3 cm的导电玻璃倾斜放置于反应釜中，并在180 ℃烘箱中反应3 h。反应结束后，取出清洗并在马弗炉中以10 ℃·min^-1的加热速率升温至500 ℃并保持2 h，自然冷却至室温即可得到WO₃薄膜电极。

  1.2   BiVO₄/WO₃薄膜电极制备

  参考已有BiVO₄薄膜制备方法，通过旋涂法制备BiVO₄/WO₃^[37]。实验步骤简述如下：首先，将0.6 mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O添加到0.9 mL乙二醇中，超声处理5 min。再将0.5 mL冰醋酸、0.25 mL蒸馏水添加到该溶液中，超声处理10 min。接着将0.6 mmol乙酰丙酮氧钒添加到溶液中，并对混合溶液超声处理10 min。最后向该溶液中加入0.1 mL聚乙二醇溶液，超声处理30 min。以WO₃薄膜为基底，以1 200 r·min^-1的转速沉积10 s，然后以2 000 r·min^-1的转速沉积40 s，随后在125 ℃的加热板上烘烤10 min，重复此步骤1、3、5次所制备的薄膜分别记为1c-BiVO₄/WO₃、3c-BiVO₄/WO₃、5c-BiVO₄/WO₃。最后在475 ℃的马弗炉中以10 ℃·min^-1的加热速率热处理2 h，并自然冷却至室温。

  1.3   Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃电极制备

  采用旋涂法将Sb₂O₃沉积在BiVO₄/WO₃薄膜上。配制0.1 mol·L^-1的三氯化锑(SbCl₃)异丙醇溶液。以2 500 r·min^-1的速度将SbCl₃溶液均匀涂覆在BiVO₄/WO₃薄膜表面，时间为20 s。随后在125 ℃的加热板上烘烤10 min，重复此步骤1、3、5次所制备的薄膜分别记为1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃、3c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃、5c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃。最后在300 ℃的马弗炉中以10 ℃·min^-1的加热速率热处理2 h，并自然冷却至室温。

  1.4   表征、光电化学测试及H₂O₂定量分析

  采用X射线衍射仪(XRD，SHIMADU)测定分析薄膜的物相组成和晶型结构，测试条件：电压40 kV，电流40 mA，Cu靶Kα射线，波长为0.154 78 nm，扫描范围5°~85°。通过扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱(SEM-EDX，FEI Inspect F50，加速电压为15 kV)与X射线光电子能谱(XPS，Escalab，辐射源为Al Kα，工作功率100 W)表征了薄膜样品的表面微观形貌与化学结构。光电催化测试采用三电极体系，使用CHI 760E电化学工作站，电解液为2 mol·L^-1碳酸氢钾(KHCO₃)水溶液(pH=8.3)，制备的薄膜材料为工作电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)电极和铂片分别作为参比电极和对电极。电解池采用H型石英电解池，并配备Nafion膜作为质子交换膜。将阳极反应室进行冷凝(10 ℃)以抑制H₂O₂热分解，并在电解过程中添加磁力搅拌。使用装有AM 1.5 G滤光片的氙灯光源模拟太阳光，光强为100 mW·cm^-2。通过Nernst方程，将所施加的电位转换为相对于可逆氢电极(RHE) 电位，公式为E_RHE=E_Ag/AgCl+0.197+ 0.059 1pH。

  H₂O₂的含量由高锰酸钾(KMnO₄)及紫外可见分光光度法测定，反应如下：

  $ 2 \mathrm{MnO}_4^{-}+5 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2+6 \mathrm{H}^{+}=2 \mathrm{Mn}^{2+}+5 \mathrm{O}_2 \uparrow+8 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

  (3)

  通过检测MnO₄^-离子吸光度的变化来计算H₂O₂的产量，MnO₄^-离子的吸光度检测波长为525 nm。产H₂O₂的法拉第效率计算公式如下：

  $ \eta_{\mathrm{F}}=2 \times n_{\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2} \times(96500 / Q) \times 100 \% $

  (4)

  其中n_H2O2指产生H₂O₂的物质的量(mol)，Q是指参与反应的总电荷量(C)。

  2.   结果与讨论

  通过XRD对制得的WO₃、5c-BiVO₄/WO₃、5c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜材料进行物相分析。如图 1所示，WO₃具有六方晶型结构，在13.9°、22.7°、24.3°、26.8°和28.1°处有明显特征峰(PDF No.33-1387)，分别对应(100)、(001)、(110)、(101)和(200)晶面。沉积BiVO₄层后，BiVO₄/WO₃的衍射峰除了WO₃的特征峰外，在18.9°和28.9°处出现新峰，对应于单斜BiVO₄的(011)和(112)晶面(PDF No.83-1699)。进一步沉积Sb₂O₃后，5c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜材料除具有上述WO₃和BiVO₄的特征峰外，在13.7°、27.6°、32.0°和46.0°处出现新的特征峰，分别对应于立方晶系Sb₂O₃的(111)、(222)、(400) 和(440) 晶面(PDF No. 43-1071)。除目标氧化物的衍射峰外，没有出现其他杂峰，表明制得的薄膜材料的物相纯度足够高。

  图 1

  

  图 1.  WO₃、5c-BiVO₄/WO₃和5c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的XRD图

  Figure 1.  XRD patterns of the WO₃, 5c-BiVO₄/WO₃, and 5c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films

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  通过SEM对WO₃、3c-BiVO₄/WO₃和1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜材料进行微观形貌观察。如图 2所示，WO₃薄膜为不规则的纳米棒状形貌。沉积了BiVO₄后，BiVO₄薄膜将WO₃覆盖住，并以颗粒的形式堆积在薄膜表面，颗粒尺寸在200~500 nm。而在BiVO₄/WO₃基础上进一步沉积Sb₂O₃对薄膜形貌影响不明显，类似于BiVO₄/WO₃的微观形貌，主要原因是Sb₂O₃的沉积量较少。图 2d是1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的截面形貌图，可以看出其厚度约为1 μm。WO₃和BiVO₄薄膜的颜色分别为灰白和棕黄色，3c-BiVO₄/WO₃、1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃异质结薄膜材料呈现出浅黄色。通过EDX进一步检测了1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜表面的元素组成及分布。如图 3所示，其表面存在Sb、Bi、V、W和O元素，且分布均匀。

  图 2

  

  图 2.  (a) WO₃、(b) 3c-BiVO₄/WO₃和(c) 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的SEM图及(d) 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的截面图

  Figure 2.  SEM images of the (a) WO₃, (b) 3c-BiVO₄/WO₃, and (c) 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films, and (d) the cross section image of 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ film

  Inset of (d): the electronic images of these four films

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  图 3

  

  图 3.  1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的SEM-EDX图

  Figure 3.  SEM-EDX mappings of the 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ film

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  进一步采用XPS测定1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜材料表面元素的种类和化学态，如图 4所示。Sb3d_3/2和Sb3d_5/2的电子结合能分别位于539.7和530.4 eV，对应Sb₂O₃中Sb³⁺的特征峰^[34]。Bi4f_5/2和Bi4f_7/2的电子结合能分别位于164.4和159.1 eV，V2p_1/2和V2p_3/2的电子结合能分别位于524.2和516.6 eV，分别对应单斜晶系BiVO₄中Bi₃₊和V₅₊的特征峰^[38]。WO₃中的W4f_5/2和W4f_7/2轨道的电子结合能分别为37.8和35.8 eV^[39]。上述结果表明成功制备了WO₃薄膜及BiVO₄/WO₃和Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃异质结薄膜材料。

  图 4

  

  图 4.  1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜中(a) Sb3d、(b) Bi4f、(c) V2p和(d) W4f XPS谱图

  Figure 4.  XPS spectra of (a) Sb3d, (b) Bi4f, (c) V2p, and (d) W4f of the 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ film

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  针对不同薄膜材料进行了系统的光电催化测试。图 5a是WO₃、BiVO₄和不同BiVO₄厚度的BiVO₄/WO₃薄膜线性扫描伏安(linear sweep voltammetry，LSV)曲线，扫速25 mV·s^-1，测试过程中入射光从薄膜背面照射，即后照。BiVO₄/WO₃异质结薄膜的光电流密度与WO₃和BiVO₄薄膜相比有明显提升。在1.23 V(vs RHE)电位下，旋涂3圈的3c-BiVO₄/WO₃薄膜的光电流密度达到约1.77 mA·cm^-2，相对于3c-BiVO₄(约0.58 mA·cm^-2)，其电流密度提高了2倍。WO₃和BiVO₄的复合既能促进光生载流子的分离和传递，也能提高对可见光的吸收和利用^[40-41]。为了优化BiVO₄薄膜的沉积厚度，我们测试了不同沉积圈数的BiVO₄/WO₃异质结薄膜的LSV曲线。结果显示3c-BiVO₄/WO₃薄膜具有最高的电流密度，表明旋涂3圈为复合BiVO₄薄膜的最佳条件。后续研究都在优化的光阳极上进行。

  图 5

  

  图 5.  (a) WO₃、3c-BiVO₄和不同BiVO₄厚度的BiVO₄/WO₃薄膜的LSV曲线; (b) 3c-BiVO₄/WO₃和不同Sb₂O₃厚度的Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜改变光照方向的LSV曲线

  Figure 5.  (a) LSV curves of the WO₃, 3c-BiVO₄, and BiVO₄/WO₃ films with different BiVO₄ thicknesses; (b) LSV curves of the BiVO₄/WO₃ and Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films with different Sb₂O₃ thicknesses varied with light direction

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  同样采用旋涂法在3c-BiVO₄/WO₃薄膜上沉积Sb₂O₃，并比较了不同沉积圈数的光电流密度，扫速25 mV·s^-1。Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的LSV曲线如图 5b所示。总的来说，复合Sb₂O₃后，薄膜电极的光电流密度均有所下降。并且，随着旋涂圈数的增加即Sb₂O₃薄膜厚度的增加，光电流密度逐渐降低。类似的现象在其它研究中也有报道^{[29, 31, 42]}。这主要是由于Sb₂O₃的能带位置跨越BiVO₄的能带位置，在一定程度上影响了光生载流子的传输，导致Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃光电流密度下降^[43]。值得注意的是，比较了光照方向发现(前照为入射光从薄膜正面照射)，3c-BiVO₄/WO₃电极后照比前照的光电流密度高，而复合Sb₂O₃后，Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃前照比后照的光电流密度高，因此在后续的内容中均采用前照方式进行光电化学测试。

  为了探究Sb₂O₃复合对BiVO₄/WO₃光阳极产H₂O₂性能的影响，我们测试了3c-BiVO₄/WO₃和Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃的光电催化产H₂O₂的反应选择性和产生速率。在恒定电位1.89 V(vs RHE)及AM 1.5 G模拟太阳光照射下反应30 min。由图 6可以明显看出，复合Sb₂O₃后3c-BiVO₄/WO₃光阳极的H₂O₂的产生速率和法拉第效率得到了明显提高。沉积1圈的1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃光阳极的H₂O₂产生速率从约2.1提高到约3.6 μmol·h^-1·cm^-2。沉积3和5圈Sb₂O₃的薄膜材料的H₂O₂产生速率也有明显提升。复合Sb₂O₃后薄膜的法拉第效率也得到了明显提升，其中3c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的法拉第效率从3c-BiVO₄/WO₃的约11%提高到了约19%。综合考虑光电流密度、H₂O₂产生速率和法拉第效率，选择1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃光阳极作为后续的研究对象。

  图 6

  

  图 6.  3c-BiVO₄/WO₃和不同Sb₂O₃厚度的Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的(a) H₂O₂产生速率和(b) 法拉第效率

  Figure 6.  (a) H₂O₂ production rate and (b) Faraday efficiency of the 3c-BiVO₄/WO₃ and Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films with different Sb₂O₃ thicknesses

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  上述结果表明Sb₂O₃对BiVO₄/WO₃光阳极催化产H₂O₂反应活性具有显著提高作用。为了进一步证实该结论，我们测试了不同反应电位下1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜材料产H₂O₂性能。如图 7所示，在1.09~1.89 V(vs RHE)电压范围内，1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃光阳极生成H₂O₂的速率均高于3c-BiVO₄/WO₃光阳极，并且H₂O₂的产生速率随外加电压的增大而逐渐提高。在所测试电压范围内，1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃光阳极的产H₂O₂法拉第效率同样均明显高于3c-BiVO₄/WO₃薄膜材料。

  图 7

  

  图 7.  3c-BiVO₄/WO₃和1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜在不同反应电位下的(a) H₂O₂产生速率和(b) 法拉第效率

  Figure 7.  (a) H₂O₂ production rate and (b) Faraday efficiency of 3c-BiVO₄/WO₃ and 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films at different potentials

  Points with error bars are constructed using the average of two films and their standard deviation

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  除了反应选择性，稳定性对于光电催化剂而言了探究Sb₂O₃对3c-BiVO₄/WO₃光电催化稳定性的影同样至关重要^[44]。众所周知，BiVO₄光阳极在光电催响，采用计时电流法在不同反应电位下测试了化过程中容易发生光腐蚀现象，造成晶格中V⁵⁺离子1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃和3c-BiVO₄/WO₃薄膜的电流密的溶出，从而严重影响其光电催化稳定性^[45-47]。为度-时间(j-t)曲线(图 8)。结果表明，在不同电压下，Sb₂O₃均能明显提高3c -BiVO₄/WO₃的整体催化稳定性。在1.09~1.89 V(vs RHE)电压范围内，3c-BiVO₄/WO₃的光电流密度平均衰减了约81%，相比之下，1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃的光电流密度平均衰减了约28%。充分表明表面Sb₂O₃的复合对增强BiVO₄/WO₃光阳极的催化稳定性起到重要作用。从图 8c插图中可以看出反应后的3c-BiVO₄/WO₃电极颜色泛白，表明BiVO₄的“溶解”暴露出了底层的WO₃。1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃的光电流密度衰减较低的主要原因可能是Sb₂O₃表面层起到钝化作用，抑制了V⁵⁺从BiVO₄晶格中流失，从而提高光阳极的稳定性^[48]。

  图 8

  

  图 8.  3c-BiVO₄/WO₃和1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜在不同反应电位下反应9 000 s的j-t曲线

  Figure 8.  j-t curves of 3c-BiVO₄/WO₃ and 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films at different potentials for 9 000 s

  Inset of (c): the pictures of 3c-BiVO₄/WO₃ (left) and 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ (right) films after 9 000 s of reaction at 1.89 V (vs RHE)

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  3.   结论

  成功合成了BiVO₄/WO₃和Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃异质结薄膜材料并系统测试了其光电催化产H₂O₂性能。实验表明，BiVO₄/WO₃异质结薄膜的光电流密度相对WO₃和BiVO₄薄膜有显著提升，在1.23 V(vs RHE)电位下达到约1.77 mA·cm^-2。Sb₂O₃的复合不仅提高了BiVO₄/WO₃光阳极的H₂O₂产生速率和法拉第效率，同时也显著改善了BiVO₄/WO₃薄膜材料的光电催化稳定性。其中，3c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜产H₂O₂法拉第效率提高到约19%；1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜光阳极在1.89 V(vs RHE)电位下反应30 min后展现出约3.6 μmol·h^-1·cm^-2的H₂O₂产生速率。在1.09~1.89 V(vs RHE) 电压范围内，1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃相比3c-BiVO₄/WO₃的光电流密度平均衰减率从约81% 降低到约28%。本工作探究并证实了Sb₂O₃在光电催化产H₂O₂方面的潜在应用及优异性能，为提高BiVO₄光电催化产H₂O₂性能提供了新思路。

  
  
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  图 1  WO₃、5c-BiVO₄/WO₃和5c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的XRD图

  Figure 1  XRD patterns of the WO₃, 5c-BiVO₄/WO₃, and 5c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films

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  图 2  (a) WO₃、(b) 3c-BiVO₄/WO₃和(c) 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的SEM图及(d) 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的截面图

  Figure 2  SEM images of the (a) WO₃, (b) 3c-BiVO₄/WO₃, and (c) 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films, and (d) the cross section image of 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ film

  Inset of (d): the electronic images of these four films

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  图 3  1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的SEM-EDX图

  Figure 3  SEM-EDX mappings of the 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ film

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  图 4  1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜中(a) Sb3d、(b) Bi4f、(c) V2p和(d) W4f XPS谱图

  Figure 4  XPS spectra of (a) Sb3d, (b) Bi4f, (c) V2p, and (d) W4f of the 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ film

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  图 5  (a) WO₃、3c-BiVO₄和不同BiVO₄厚度的BiVO₄/WO₃薄膜的LSV曲线; (b) 3c-BiVO₄/WO₃和不同Sb₂O₃厚度的Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜改变光照方向的LSV曲线

  Figure 5  (a) LSV curves of the WO₃, 3c-BiVO₄, and BiVO₄/WO₃ films with different BiVO₄ thicknesses; (b) LSV curves of the BiVO₄/WO₃ and Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films with different Sb₂O₃ thicknesses varied with light direction

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  图 6  3c-BiVO₄/WO₃和不同Sb₂O₃厚度的Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜的(a) H₂O₂产生速率和(b) 法拉第效率

  Figure 6  (a) H₂O₂ production rate and (b) Faraday efficiency of the 3c-BiVO₄/WO₃ and Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films with different Sb₂O₃ thicknesses

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  图 7  3c-BiVO₄/WO₃和1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜在不同反应电位下的(a) H₂O₂产生速率和(b) 法拉第效率

  Figure 7  (a) H₂O₂ production rate and (b) Faraday efficiency of 3c-BiVO₄/WO₃ and 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films at different potentials

  Points with error bars are constructed using the average of two films and their standard deviation

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  图 8  3c-BiVO₄/WO₃和1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃薄膜在不同反应电位下反应9 000 s的j-t曲线

  Figure 8  j-t curves of 3c-BiVO₄/WO₃ and 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ films at different potentials for 9 000 s

  Inset of (c): the pictures of 3c-BiVO₄/WO₃ (left) and 1c-Sb₂O₃/BiVO₄/WO₃ (right) films after 9 000 s of reaction at 1.89 V (vs RHE)

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