图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation稀土和过渡金属掺杂诱导空心多孔赤铁矿纳米棒光阳极增强太阳能水分解

编号：534 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-25 18:38:07 浏览：334次收藏取消收藏

2024-05-12 18:00

15min

[K] 论坛10：能源催化与传感 [K-2] 论坛10下午

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摘要

太阳能光电化学（PEC）水分解是缓解不可再生能源短缺危机和全球变暖的最有前景和最理想的绿色氢气生产路线之一^[1]。氧化铁（α-Fe₂O₃）是研究最广泛的光电化学（PEC）水分解光阳极材料之一，因为它具有非常理想的性质，包括足够的可见光吸收（~2.1eV的小带隙，理论上太阳能到氢气的转换效率为15.5%）、在水溶液中的良好稳定性、无毒性和低成本^[2,3]。然而，由于其本质上较差的光电性能，较短的空穴扩散距离 (2-4 nm)^[4]，较差的导电性 ((10^-1 cm² V^–1 S^–1)^[5], 赤铁矿光阳极的PEC性能仍远低于其潜力。为了解决这些挑战，已经在赤铁矿光阳极的不同部分实施了各种精细的改性策略。在为缓解赤铁矿的缺点而开发的各种改性策略中，掺杂对于促进电子-空穴电荷分离是必不可少的^[6]。

在这项工作中，我们通过两步水热法合成了稀土铕（Eu）和过渡金属铌（Nb）掺杂的核/壳FeOOH纳米棒，然后通过混合微波退火 (HMA) 诱导合成了中空多孔赤铁矿纳米棒光阳极，该纳米棒同时提高了光电流密度（Jph）和降低了导通电压（V_on）。负载RuFe₂(OH)_x助催化剂的中空多孔Eu，Nb共掺杂Fe₂O₃光阳极在模拟1太阳照射（100 mW cm^–2）下实现了3.49 mA cm^–2的Jph和0.67 V_RHE的低V_on。