Hématite (α-Fe2 O3 ) est considéré comme l'un des matériaux les plus prometteurs pour la division photoélectrochimique (PEC) de l'eau sous la lumière solaire. Cependant, les inconvénients d'une efficacité de transfert de charge inférieure et d'une cinétique lente de réaction de dégagement d'oxygène (OER) limitent l'application pratique de α-Fe2 O3 photoanodes. Par conséquent, des efforts ont été faits pour promouvoir les propriétés PEC de α-Fe2 O3 , tels que le dopage élémentaire, la modulation morphologique et la construction d'hétérojonctions.
Dans une étude publiée dans International Journal of Hydrogen Energy , le groupe de recherche dirigé par le professeur Lu Canzhong de l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a rapporté un nouveau α-Fe2 O3 photoanode à In2 multicouche O3 Nanostructure /Co-Mn pour une séparation photoélectrochimique efficace de l'eau.
Les chercheurs ont synthétisé l'α-Fe2 O3 réseaux de nanorodes utilisant des méthodes hydrothermales classiques, suivis d'une couche d'In2 O3 nanocouches recouvertes sur l'α-Fe2 O3 utilisant un dépôt chimique humide, et finalement recouvert d'une couche de nanofeuille combinant du Co (OH) ultrafin non cristallin x et Mn3 O4 nanocristaux (revêtement de nanofeuilles de Co-Mn) par électrodéposition.
Grâce à des tests de voltammétrie à balayage linéaire (LSV), les chercheurs ont découvert que la densité élevée de photocourant de In2 O3 /Co-Mn modifié α-Fe2 O3 la photoanode est 13,8 fois celle de l'α-Fe2 ordinaire O3 matériaux. Ils ont également testé l'efficacité du photocourant de photons incidents (IPCE) et ont constaté que la valeur IPCE de l'α-Fe2 vierge O3 à une longueur d'onde de lumière incidente de 400 nm n'est que de 9,5 %, et la valeur IPCE de In2 O3 /Co-Mn modifié α-Fe2 O3 la photoanode est de 57,9 %.
De plus, ils ont évalué le H2 taux de production. Le In2 O3 /Co-Mn modifié α-Fe2 O3 la production de photoanodes a atteint 74,10 mmol/cm 2 /h, ce qui était 13,12 fois supérieur à l'α-Fe2 O3 photoanode.
Les chercheurs ont également révélé que le chargement de In2 O3 les nanocouches améliorent considérablement l'activité d'oxydation photoélectrochimique de l'eau de α-Fe2 O3 nanorodes. L'hétérojonction formée par le In2 O3 couche de passivation et α-Fe2 O3 favorise efficacement la séparation des charges, augmentant la densité du photocourant.
La charge de revêtement de nanofeuilles de Co-Mn contribue à améliorer les performances d'oxydation de l'eau de α-Fe2 O3 , et cette structure multicouche permet une décomposition photoélectrochimique efficace de l'eau de α-Fe2 O3 nanorodes.
Plus d'informations : Ming-Hao Ji et al, Une nouvelle photoanode α-Fe2O3 avec une nanostructure multicouche In2O3/Co-Mn pour une séparation photoélectrochimique efficace de l'eau, International Journal of Hydrogen Energy (2023). DOI :10.1016/j.ijhydene.2023.08.061
Informations sur le journal : Journal international sur l'énergie hydrogène
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
