研究目的
研究20%钙掺杂对BiFeO3（BFO）光电化学（PEC）性能提升的影响，重点关注电荷分离机制及异质结构光催化剂形成过程。
研究成果
在BFO中掺杂20%的钙可显著提升PEC性能，这归因于形成了具有改进电荷分离机制的异质结构光催化剂。该研究展示了一种低成本方法，用于增强多铁性光电极在太阳能应用中的性能。
研究不足
该研究聚焦于重掺杂（20%钙）对BFO光电解性能的影响，其结论可能不直接适用于其他掺杂浓度或材料。异质结构的形成及其对性能提升的确切贡献仍需进一步探究。
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钙掺杂增强BiFeO?光电极性能：掺杂诱导相分离形成异质结
DOI：10.1166/jnn.2018.15557
期刊：Journal of Nanoscience and Nanotechnology
出版年份：2018
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
我们在此报道了BiFeO3通过20%钙掺杂实现光电化学性能的显著提升。研究表明，尽管掺杂通常采用低浓度（百分之几），但本工作采用的高浓度（20%）"重掺杂"被证明具有优势，能有效促进电荷分离。如此高的钙掺杂比例会引发相分离，引入Fe2O3（α/γ Fe2O3）等其他相，形成具有更优性能的异质结构光催化剂，且无需使用昂贵的稀土助催化剂。通过刮涂法制备了多晶BFO和20%钙掺杂光电极。XRD显示材料中同时存在Fe2O3相与BFO相。钙掺杂使颗粒尺寸显著减小，同步增强了铁磁性。0.75V偏压下的光电流密度因20%钙掺杂提升了五倍。电化学阻抗谱分析表明，光电流、载流子密度及电极表面反应速率的提升证实高浓度钙掺杂为光生电荷分离提供了有效机制。元素分布图显示Bi与Fe的非完全相关性符合相分离体系的预期。体系中不同相的能带排列可能形成BFO与α/γ Fe2O3间的纳米结，从而延长载流子寿命。这种低成本方法有效提升了多铁性光电极在清洁太阳能生产中的性能。
作者：
Wegdan Ramadan，Arunava Gupta
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