Novo fotoânodo nanoestruturado preparado hidrotermicamente a 160°C, seguido de calcinação a 500°C
O hidrato de hidrazina na solução hidrotérmica promove a formação de WO3 em camadas filme empilhado por (020) nanofolhas expostas facetadas, enquanto In
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-doping otimiza a estrutura da banda eletrônica do WO3 para aumentar a força motriz dos REA. Crédito:Science China Press Um novo estudo liderado pelo Prof. Tianyou Peng (Faculdade de Química e Ciências Moleculares, Universidade de Wuhan) e pelo Prof. Associado Peng Zeng (Escola de Engenharia Alimentar e Farmacêutica, Universidade de Zhaoqing) descreve como um novo WO3 O fotoanodo à base de carbono foi preparado hidrotermicamente a 160°C seguido de calcinação a 500°C.
Além disso, o mecanismo de influência do hidrato de hidrazina e In
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-dopagem na microestrutura, comportamento fotoeletroquímico, estrutura da banda eletrônica e função de trabalho do WO3 fotoanodo foi estudado.
O trabalho foi publicado na revista Science China Chemistry .
Os resultados do experimento mostram que a densidade de fotocorrente e a estabilidade do WO3 nanoestruturado fotoanodo estão intimamente relacionados à sua microestrutura, morfologia e estrutura de banda eletrônica, sendo que a introdução de hidrato de hidrazina como regulador de textura na solução de reação hidrotérmica leva à formação de camadas WO3 filme empilhado por (020) nanofolhas expostas à faceta com comprimento de ~ 300 nm (ao longo da direção [200]) e largura de ~ 150 nm (ao longo da direção [002]).
Isto aumenta a área superficial específica e os sítios reativos para promover a transferência e separação de carga; Em
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-doping otimiza a estrutura da banda eletrônica de WO3 , resultando em potencial de banda plana deslocado negativamente e função de trabalho reduzida para aumentar a força motriz dos REA.
Em comparação com In
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íons, a introdução de hidrato de hidrazina tem efeitos de melhoria mais significativos na densidade de fotocorrente, eficiência de polarização fóton-corrente aplicada (ABPE), eficiência de conversão de fóton incidente em corrente (IPCE), durabilidade fotoeletroquímica e eficiência de Faraday para O2 evolução.
Sob o efeito sinérgico da modificação do hidrato de hidrazina e In
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-doping, o desempenho de REA de In
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-WO3 (N2 H4 ) o fotoanodo foi significativamente melhorado.
Sob condições de iluminação solar simulada AM1.5G, Na2 SO4 solução e 1,23 V vs. RHE, o In
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-WO3 (N2 H4 ) o fotoanodo construído nas condições otimizadas exibiu um IPCE de 38,6% (a 410 nm) e uma densidade de fotocorrente de 1,93 mA cm
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, que são 2,8 e 3,0 vezes maiores que o WO3 puro fotoanodo, respectivamente.
Este desempenho de REA de In
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-WO3 (N2 H4 ) é comparável ou até melhor do que a maioria dos WO3 relatados fotoanodos baseados em PEC, indicando seu potencial de aplicação prática na divisão de água PEC. Esta pesquisa fornece uma estratégia promissora para melhorar o desempenho do PEC REA de WO3 nanoestruturado fotoanodos alterando sua microestrutura e introduzindo heteroátomos.
Mais informações: Peng Zeng et al, Modificação de arquitetura e dopagem In3+ de fotoanodos WO3 para aumentar o desempenho fotoeletroquímico de oxidação da água, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1691-1 Fornecido pela Science China Press
