Un nuovo studio condotto dal Prof. Tianyou Peng (Facoltà di Chimica e Scienze Molecolari, Università di Wuhan) e dal Prof. Associato Peng Zeng (Scuola di Ingegneria Alimentare e Farmaceutica, Università di Zhaoqing) descrive come un nuovo WO3 nanostrutturato> a base di fotoanodo è stato preparato idrotermicamente a 160°C seguito da calcinazione a 500°C.
Inoltre, il meccanismo d'influenza dell'idrazina idrato e dell'In 3+ -doping sulla microstruttura, comportamento fotoelettrochimico, struttura della banda elettronica e funzione lavoro di WO3 è stato studiato il fotoanodo.
Il lavoro è pubblicato sulla rivista Science China Chemistry .
I risultati dell'esperimento mostrano che la densità della fotocorrente e la stabilità del WO3 nanostrutturato il fotoanodo sono strettamente correlati alla sua microstruttura, morfologia e struttura della banda elettronica, per cui l'introduzione di idrazina idrata come regolatore della struttura nella soluzione di reazione idrotermale porta alla formazione di strati WO3 pellicola impilata da (020) nanofogli con esposizione sfaccettata con una lunghezza di ~ 300 nm (lungo la direzione [200]) e una larghezza di ~ 150 nm (lungo la direzione [002]).
Ciò aumenta la superficie specifica e i siti reattivi per favorire il trasferimento e la separazione della carica; Tra 3+ Il -doping ottimizza la struttura elettronica delle bande di WO3 , con conseguente potenziale di banda piatta spostato negativamente e una ridotta funzione lavorativa per migliorare la forza trainante delle OER.
Rispetto a In 3+ ioni, l'introduzione dell'idrazina idrato ha effetti di miglioramento più significativi sulla densità della fotocorrente, sull'efficienza fotone-corrente applicata (ABPE), sull'efficienza di conversione fotone-corrente incidente (IPCE), sulla durabilità fotoelettrochimica e sull'efficienza di Faraday per O2 evoluzione.
Sotto l'effetto sinergico della modifica dell'idrazina idrata e dell'In 3+ -doping, la prestazione OER di In 3+ -WO3 (N2 H4 ) il fotoanodo è stato notevolmente migliorato.
In condizioni di illuminazione solare simulata AM1.5G, Na2 SO4 soluzione e 1,23 V rispetto a RHE, In 3+ -WO3 (N2 H4 ) il fotoanodo costruito nelle condizioni ottimizzate ha mostrato un IPCE del 38,6% (a 410 nm) e una densità di fotocorrente di 1,93 mA cm -2 , che sono 2,8 e 3,0 volte quelle del puro WO3 fotoanodo, rispettivamente.
Questa prestazione OER di In 3+ -WO3 (N2 H4 ) è paragonabile o addirittura migliore della maggior parte dei WO3 riportati fotoanodi a base di PEC, che ne indica il potenziale di applicazione pratica nella scissione dell'acqua PEC. Questa ricerca fornisce una strategia promettente per migliorare le prestazioni PEC OER di WO3 nanostrutturati fotoanodi alterandone la microstruttura e introducendo eteroatomi.
Ulteriori informazioni: Peng Zeng et al, Modifica dell'architettura e drogaggio In3+ dei fotoanodi WO3 per aumentare le prestazioni di ossidazione fotoelettrochimica dell'acqua, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1691-1
Fornito da Science China Press
