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罗文俊副研究员课题组在光解水阳极研究领域新进展
 添加时间:2017/05/02 发布: 管理员
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 光电化学水分解电池是一种低成本将太阳能直接转化为清洁能源——氢能的装置。然而,光解水电池转换效率不高限制了其大规模应用。半导体光电极材料是影响光解水电池效率的关键因素。在之前的研究中,α-Fe2O3 由于其高的理论转换效率、稳定无毒、地壳含量丰富等优点被广泛应用于光解水阳极材料。然而,α-Fe2O3中光生空穴扩散距离太短导致其实验转换效率远低于其理论值。通过制备纳米棒阵列光电极,可以使水溶液浸入光电极材料体内形成固液体异质结,可以有效缩短光生空穴的扩散距离,使更多的空穴迁移到电极表面发生反应,从而提高光电极效率。纳米棒越细,光生空穴的的扩散距离越短,则转换效率越高。因此,制备超细α-Fe2O3纳米棒阵列电极对提高其光解水性能至关重要。

近期,IAM团队罗文俊课题组利用化学浴沉积法在导电玻璃衬底上制备出疏松的片状Ti4+掺杂γ-FeOOH薄膜。在高温煅烧过程中,这种特殊纳米结构可以显著抑制纳米棒阵列的烧结,从而得到超细Ti4+掺杂α-Fe2O3纳米棒阵列,是目前所报道的Ti4+掺杂α-Fe2O3纳米棒阵列中直径最小的。进一步研究结果表明这种超细α-Fe2O3纳米棒阵列相比常规纳米棒阵列电极具有更高的电荷分离效率,从而使其光解水性能提高1.5倍。该研究不仅提出了一种制备超细纳米棒阵列的方法,也加深了对光生载流子在微纳结构光电极中输运过程的理解。

该工作发表于J. Phys. D: Appl. Phys. DOI: 10.1088/1361-6463/aa6fb7上,得到了国家重点基础研究发展计划、江苏省高校自然科学基金等项目的资助。

文章链接:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/aa6fb7

文章附件:Liu+et+al_2017_J._Phys._D-_Appl._Phys._10.1088_1361-6463_aa6fb7.pdf

 


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