研究目的
通过铁掺杂和MIL-53(Fe)修饰来增强BiVO4的光电化学稳定性和水分解性能。
研究成果
铁掺杂通过增强晶体结构和减少缺陷来提高BiVO4的稳定性和光电化学性能。采用MIL-53(Fe)进行修饰进一步促进电荷分离,从而提升性能。该方法为设计高效的水分解光电极提供了有前景的策略。
研究不足
该研究聚焦于特定改性(铁掺杂和MIL-53(Fe)负载),可能未涵盖影响PEC性能的所有因素。潜在优化方向包括探索其他掺杂剂或助催化剂,以及规?;允迪质导视τ?。
1:实验设计与方法选择:
通过铁离子掺杂BiVO4提升稳定性,并采用MIL-53(Fe)作为助催化剂增强电荷分离。方法包括滴涂法制备电极、水热法合成MIL-53(Fe)以及旋涂法修饰。
2:样本选择与数据来源:
样本包含原始BiVO4、铁掺杂BiVO4及MIL-53(Fe)修饰的铁掺杂BiVO4。数据源自光电化学测试与材料表征。
3:铁掺杂BiVO4及MIL-53(Fe)修饰的铁掺杂BiVO4。数据源自光电化学测试与材料表征。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括CHI-660D电化学工作站、场发射扫描电镜(JSM-6701F)、X射线衍射仪(PANalytical X'Pert PRO)、紫外可见分光光度计(UV-2550)、氙弧灯(HSX-F300)及辐射计(CEL-NP2000)。材料包括五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、偏钒酸铵(NH4VO3)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、乙二醇、聚乙二醇600(PEG-600)、六水氯化铁(FeCl3·6H2O)、对苯二甲酸、氢氟酸(HF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇、硫酸钠(Na2SO4)、FTO基底、铂对电极及饱和甘汞参比电极(SCE)。
4:0)、氙弧灯(HSX-F300)及辐射计(CEL-NP2000)。材料包括五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、偏钒酸铵(NH4VO3)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、乙二醇、聚乙二醇600(PEG-600)、六水氯化铁(FeCl3·6H2O)、对苯二甲酸、氢氟酸(HF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇、硫酸钠(Na2SO4)、FTO基底、铂对电极及饱和甘汞参比电极(SCE)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过将前驱体溶液滴涂于FTO基底,150°C干燥后500°C退火制备铁掺杂BiVO4;150°C水热合成MIL-53(Fe),经甲醇和水洗涤后旋涂负载至电极;在三电极池中采用模拟太阳光进行光电化学测试,记录光电流与电化学阻抗谱(EIS);通过扫描电镜分析形貌、X射线衍射分析结构、紫外可见光谱分析光学性能。
5:数据分析方法:
从电流-时间曲线与线性扫描伏安曲线获取光电流密度,评估稳定性随时间变化,并通过EIS奈奎斯特图分析电荷转移电阻。
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potentiostat
CHI-660D
CH Instruments
Used to record photocurrent response in photoelectrochemical measurements.
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field emission scanning electron microscope
JSM-6701F
JEOL
Used to characterize the morphology and size of the as-prepared products.
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X-ray diffractometer
X'Pert PRO
PANalytical
Used for X-ray diffraction measurements to analyze crystal structure.
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UV-Vis spectrometer
UV-2550
Shimadzu
Used to take UV-Vis diffuse reflectance spectra in the spectral range of 250–800 nm.
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xenon arc lamp
HSX-F300
Beijing NBeT Technology Co., Ltd
Served as the light source for simulated solar light irradiation in PEC experiments.
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radiometer
CEL-NP2000
Beijing Au-light Co., Ltd
Used to measure the light intensity from the xenon arc lamp.
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