研究目的
阐明通过电喷雾沉积技术合成的钛掺杂赤铁矿薄膜的结构和电荷分离特性，用于光电化学水氧化。
研究成果
钛掺杂（最高2%）通过改善电荷分离和传输性能，显著提升了赤铁矿薄膜的光电化学水氧化性能，表现为光电流密度和IPCE增加以及体相电阻降低。更高浓度的钛会导致性能下降，原因是颗粒尺寸增大和动力学过程减缓。电喷雾法是制备高效光阳极的有效方法。
研究不足
该研究仅限于电喷雾法制备的赤铁矿薄膜中的钛掺杂，未探索其他掺杂元素或合成方法。性能提升在2%钛掺杂时达到平台期，更高浓度会降低性能。这些薄膜在实际应用中可能存在规?；虺て谖榷ㄐ晕侍?。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用电喷雾沉积技术在FTO基底上制备未掺杂和钛掺杂的赤铁矿薄膜，随后进行退火处理。运用多种表征技术（SEM、XRD、XPS、UV-Vis、PEC测量、EIS）研究钛掺杂的影响。
2：样品选择与数据来源：
薄膜制备的钛浓度分别为0%、1%、2%、3%和4%（重量比）。数据来自使用合成样品的实验室实验。
3：0%、1%、2%、3%和4%（重量比）。数据来自使用合成样品的实验室实验。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：FTO涂层玻璃基底、三(乙酰丙酮)铁(III)、异丙醇钛(IV)、乙醇、电喷雾系统、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、恒电位仪、太阳能模拟器、单色仪、电化学阻抗谱(EIS)装置。
4：实验步骤与操作流程：
清洗基底，配制前驱体溶液，在350°C和20 kV条件下通过电喷雾沉积，薄膜在550°C下退火。表征包括SEM观察形貌、XRD分析结构、XPS进行化学分析、UV-Vis测定光学性能、LSV和IPCE评估PEC性能、EIS分析阻抗。
5：数据分析方法：
采用标准技术分析数据：Tauc图计算带隙，Mott-Schottky分析确定施主密度和平带电位，等效电路拟合EIS数据，以及电荷分离效率计算。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
FE-SEM
S-4100
Hitachi
Surface morphology and cross-sectional imaging
-
XRD
XRD-6000
Shimadzu
Crystal structure analysis
-
UV-Vis spectrophotometer
Cary 5000
Agilent
Optical properties measurement
-
FTO coated glass
TEC 8
Pilkington
Substrate for film deposition
-
Electrospinning/spray system
NNC-ESP 200T
Korea
Deposition of hematite films
-
Syringe pump
NORM-JECT
Hheke Sass Wolf Germany
Holding and pumping precursor solution
-
XPS
PHI 5000 VersaProbe
Ulvac-PHI
Chemical structure analysis
-
Potentiostat
IviumStat
Photoelectrochemical measurements
-
Solar simulator
Sun 2000
ABET Technologies
Light source for PEC tests
-
Silicon reference cell
PVM 153
PV measurements Inc.
Light intensity calibration
-
Xenon lamp
1000 W
Newport
Light source for IPCE measurements
-
Monochromator
Cornerstone 130
Newport
Wavelength selection for IPCE
-
登录查看剩余10件设备及参数对照表
查看全部
