Ematite (α-Fe2 O3 ) è considerato uno dei materiali più promettenti per la scissione fotoelettrochimica (PEC) dell'acqua sotto la luce solare. Tuttavia, gli svantaggi della minore efficienza di trasferimento di carica e della cinetica lenta della reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER) limitano l'applicazione pratica di α-Fe2 O3 fotoanodi. Pertanto, sono stati compiuti sforzi per promuovere le proprietà PEC di α-Fe2 O3 , come il doping elementare, la modulazione della morfologia e la costruzione di eterogiunzioni.
In uno studio pubblicato sull'International Journal of Hydrogen Energy , il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Lu Canzhong dell'Istituto Fujian di ricerca sulla struttura della materia dell'Accademia cinese delle scienze ha riportato un nuovo α-Fe2 O3 fotoanodo con In2 multistrato O3 Nanostruttura /Co-Mn per un'efficiente scissione fotoelettrochimica dell'acqua.
I ricercatori hanno sintetizzato α-Fe2 O3 array di nanorod utilizzando metodi idrotermali classici, seguiti da uno strato di In2 O3 nanostrati ricoperti sull'α-Fe2 O3 utilizzando la deposizione chimica umida e infine ricoperto da uno strato di nanofoglio che combina Co(OH)x ultrasottile non cristallino e Mn3 O4 nanocristalli (rivestimento in nanofogli di Co-Mn) mediante elettrodeposizione.
Mediante test di voltammetria a scansione lineare (LSV), i ricercatori hanno scoperto che l'elevata densità di fotocorrente di In2 O3 /Co-Mn α-Fe2 modificato O3 il fotoanodo è 13,8 volte quello del normale α-Fe2 O3 materiali. Hanno anche testato l'efficienza della fotocorrente dei fotoni incidenti (IPCE) e hanno scoperto che il valore IPCE dell'α-Fe2 incontaminato O3 con una lunghezza d'onda della luce incidente di 400 nm è solo del 9,5 % e il valore IPCE di In2 O3 /Co-Mn α-Fe2 modificato O3 fotoanodo è del 57,9%.
Inoltre, hanno valutato H2 tasso di produzione. L'In2 O3 /Co-Mn α-Fe2 modificato O3 la produzione di fotoanodo ha raggiunto 74,10 mmol/cm 2 /h, che era 13,12 volte superiore all'α-Fe2 O3 fotoanodo.
I ricercatori hanno anche rivelato che il caricamento di In2 O3 i nanostrati migliorano significativamente l'attività di ossidazione fotoelettrochimica dell'acqua di α-Fe2 O3 nanotubi. L'eterogiunzione formata dall'In2 O3 strato di passivazione e α-Fe2 O3 promuove efficacemente la separazione della carica, aumentando la densità della fotocorrente.
Il caricamento del rivestimento in nanofogli di Co-Mn aiuta a migliorare le prestazioni di ossidazione dell'acqua di α-Fe2 O3 e questa struttura multistrato consente un'efficiente decomposizione fotoelettrochimica dell'acqua di α-Fe2 O3 nanotubi.
Ulteriori informazioni: Ming-Hao Ji et al, Un nuovo fotoanodo α-Fe2O3 con nanostruttura multistrato In2O3/Co–Mn per un'efficiente scissione fotoelettrochimica dell'acqua, International Journal of Hydrogen Energy (2023). DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.08.061
Informazioni sul giornale: Giornale internazionale sull'energia dell'idrogeno
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
