Fotoanodo com nanoestrutura multicamadas desenvolvido para separação fotoeletroquímica eficiente da água
Crédito:Revista Internacional de Energia de Hidrogênio (2023). DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.08.061 Hematita (α-Fe2 O3 ) é considerado um dos materiais mais promissores para a divisão fotoeletroquímica (PEC) da água sob luz solar. No entanto, as desvantagens da menor eficiência de transferência de carga e da lenta cinética da reação de evolução de oxigênio (OER) limitam a aplicação prática de α-Fe2 O3 fotoanodos. Portanto, esforços foram feitos para promover as propriedades PEC de α-Fe2 O3 , como dopagem elementar, modulação morfológica e construção de heterojunções.
Em um estudo publicado no International Journal of Hydrogen Energy , o grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Lu Canzhong do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria da Academia Chinesa de Ciências relatou um novo α-Fe2 O3 fotoanodo com In2 multicamadas O3 /Co-Mn nanoestrutura para divisão fotoeletroquímica eficiente da água.
Os pesquisadores sintetizaram α-Fe2 O3 matrizes de nanobastões usando métodos hidrotérmicos clássicos, seguidos por uma camada de In2 O3 nanocamadas cobertas no α-Fe2 O3 usando deposição química úmida e, finalmente, coberto com uma camada de nanofolha combinando Co (OH) ultrafino não cristalinox e Mn3 O4 nanocristais (revestimento de nanofolhas de Co-Mn) usando eletrodeposição.
Por meio de testes de voltametria de varredura linear (LSV), os pesquisadores descobriram que a alta densidade de fotocorrente de In2 O3 /Co-Mn modificado α-Fe2 O3 o fotoanodo é 13,8 vezes maior que o α-Fe comum2 O3 materiais. Eles também testaram a eficiência da fotocorrente de fótons incidentes (IPCE) e descobriram que o valor IPCE do α-Fe intocado 2 O3 em um comprimento de onda de luz incidente de 400 nm é de apenas 9,5%, e o valor IPCE de In2 O3 /Co-Mn modificado α-Fe2 O3 fotoanodo é 57,9%.
Além disso, avaliaram o H2 taxa de produção. O In2 O3 /Co-Mn modificado α-Fe2 O3 a produção de fotoanodos atingiu 74,10 mmol/cm
2
/h, que foi 13,12 vezes maior que o α-Fe2 O3 fotoanodo.
Os pesquisadores também revelaram que o carregamento de In2 O3 nanocamadas melhoram significativamente a atividade fotoeletroquímica de oxidação da água de α-Fe2 O3 nanobastões. A heterojunção formada pelo In2 O3 camada de passivação e α-Fe2 O3 promove efetivamente a separação de carga, aumentando a densidade da fotocorrente.
A carga de revestimento de nanofolhas de Co-Mn ajuda a melhorar o desempenho de oxidação da água de α-Fe2 O3 , e esta estrutura multicamadas permite a decomposição fotoeletroquímica eficiente da água de α-Fe2 O3 nanobastões.
Mais informações: Ming-Hao Ji et al, Um novo fotoanodo α-Fe2O3 com nanoestrutura multicamadas In2O3/Co-Mn para divisão fotoeletroquímica eficiente da água, International Journal of Hydrogen Energy (2023). DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.08.061 Informações do diário: Jornal Internacional de Energia de Hidrogênio
