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薄膜修飾分枝結構Fe2O3提高其光電性能

2017年11月15日 13:12:26 來源:北京泊菲萊科技有限公司

  光催化分解水制氫技術是可以將太陽光能轉化為氫能的重要手段,這一種新能源技術發展前途。Fe2O3是一種優良的半導體材料,它具有合適的禁帶寬度(~2.1 eV),可以吸收太陽光譜中大部分的可見光,并且其化學性能穩定,來源廣泛,價格低廉,因此,它作為光電陽極材料被廣泛研究。但是,Fe2O3也有一些缺點,例如,導電性能差,光生空穴傳輸距離短(2-4 nm)等,這些限制因素導致其光生載流子的利用率低,嚴重地阻礙了Fe2O3的應用。

    

  天津大學化工學院的鞏金龍教授及其團隊,利用原子層沉積技術(Atomic Layer Deposition, ALD)巧妙地在FTO基底和Fe2O3納米棒陣列之間引入一層TiO2薄層,繼而利用高溫焙燒的方法激發TiO2夾層中的Ti元素對Fe2O3進行摻雜,提高了Fe2O3的導電性。zui后,繼續在Fe2O3納米棒上引入分枝結構,增大其表面積,從而獲得了更高的光生載流子利用效率。(Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201705772)

 

  文章通過引入一層TiO2夾層的簡單方法,不僅抑制了Fe2O3光電陽極在基底和Fe2O3之間的界面復合,而且增強了其體相的導電性,有效地提高了Fe2O3的光生載流子利用效率。在AM 1.5G模擬太陽光下,所制備的Fe2O3光電陽極,附加1.23 V(vs. RHE)偏壓,進行水氧化反應的光電流可達2.5 mA cm-2,負載FeOOH作為助催化劑之后,其光電流進一步提升至3.1 mA cm-2。

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