研究目的
通过构建核壳结构BiVO4@Ni:FeOOH光阳极来减少光驱动水氧化过程中的表面复合,并研究其载流子动力学。
研究成果
核壳结构BiVO4@Ni:FeOOH光阳极通过形成p-n异质结显著提升了光电流密度并降低了起始电位,该机制主要抑制表面复合而非增强表面催化作用。这种方法对实现高效光电化学水分解具有应用前景,且可推广至其他存在表面缺陷的光电极材料。
研究不足
该研究可能受限于纳米结构的复杂性和不稳定性、过量Ni:FeOOH涂层可能造成的光阻隔效应,以及对界面过程尚需更深入的理解。优化涂层厚度及提升实际应用的规?;尚行钥赡苁切枰慕姆矫妗?/p>
1:实验设计与方法选择:
本研究通过电沉积和热处理合成纳米多孔BiVO4,再采用循环伏安法包覆Ni:FeOOH形成核壳结构。技术手段包括扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光谱、光致发光光谱(PL)及多种光电化学(PEC)测试。
2:样品选择与数据来源:
样品包含原始BiVO4及不同Ni:FeOOH包覆周期的BiVO4@Ni:FeOOH(BNF-1、BNF-5、BNF-10、BNF-15)。数据均来自实验室合成的材料实验。
3:BNF-BNF-BNF-15)。数据均来自实验室合成的材料实验。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括扫描电镜(FEI Quanta FEG250)、透射电镜(FEI Tecnai G2 20 200 kV)、X射线衍射仪(Bruker D8 ADVANCE)、X射线光电子能谱仪(Thermo Scientific K-Alpha)、紫外-可见分光光度计(Hitachi UV-4100)、荧光分光光度计(Hitachi F-4600)、电化学分析仪(CHI 760E)、光源(带AM 1.5G滤光片的500 W氙灯)、气相色谱仪(GC-7920N)及用于IMPS的Zahner电化学工作站。材料包括BiOI、FeCl3、NiCl2、KCl、NaF、H2O2、Na2SO4、Na2SO3及FTO基底。
4:0)、透射电镜(FEI Tecnai G2 20 200 kV)、X射线衍射仪(Bruker D8 ADVANCE)、X射线光电子能谱仪(Thermo Scientific K-Alpha)、紫外-可见分光光度计(Hitachi UV-4100)、荧光分光光度计(Hitachi F-4600)、电化学分析仪(CHI 760E)、光源(带AM 5G滤光片的500 W氙灯)、气相色谱仪(GC-7920N)及用于IMPS的Zahner电化学工作站。材料包括BiOI、FeClNiClKCl、NaF、H2ONa2SONa2SO3及FTO基底。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过电沉积BiOI并热处理转化为BiVO4合成纳米多孔结构,采用特定电解液中的循环伏安扫描进行Ni:FeOOH包覆。表征涉及形貌、结构及成分分析。PEC测试在三电极体系中进行,包括线性扫描伏安(LSV)、入射光子-电流转换效率(IPCE)、电化学阻抗(EIS)、IMPS及光照下的气体析出测试。
5:数据分析方法:
采用IPCE、光吸收效率(LHE)、电荷分离效率、电荷转移效率、电子寿命及IMPS速率常数等公式分析数据。统计分析包括比较光电流密度、起始电位及效率值。
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获取完整内容-
SEM
Quanta FEG250
FEI
Morphology determination of samples
-
TEM
Tecnai G2 20
FEI
Transmission electron microscopy for detailed imaging
-
XRD
D8 ADVANCE
Bruker
Crystalline structure identification
-
XPS
K-Alpha
Thermo Scientific
Elemental composition analysis
-
UV-visible spectrophotometer
UV-4100
Hitachi
UV-visible spectroscopy recording
-
Fluorescence spectrophotometer
F-4600
Hitachi
Photoluminescence spectrum recording
-
Electrochemical analyzer
CHI 760E
Shanghai Chenhua
Photoelectrochemical measurements
-
Xenon lamp
CEL-500
CEAULIGHT
Light source for illumination
-
Light power meter
CEL-NP2000-2
Calibration of light intensity
-
Gas chromatography
GC-7920N
Measurement of evolved gases
-
Electrochemical workstation
Zahner
Intensity modulated photocurrent spectroscopy measurements
-
LED
Providing intensity modulation light for IMPS
-
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