研究目的
研究在不同厚度的TiO?光阳极上沉积BiVO?光敏剂对水分解应用中光电化学增强的影响。
研究成果
TiO?/BiVO?异质结显著提升了水分解的光电化学性能,其中最薄的TiO?层展现出最高的光电流和最低的电荷复合率。这证明了高效光电极开发的潜力,但要实现实际应用仍需在效率和稳定性方面进一步改进。
研究不足
本研究仅限于旋涂法制备工艺及二氧化钛的特定厚度变化,未探索其他沉积技术或材料组合。光电流值相对较低,实际应用中的可扩展性或长期稳定性可能需要进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用旋涂法在FTO基底上制备不同浓度(乙醇中5 mg/ml、10 mg/ml、20 mg/ml)的TiO2薄膜以调控厚度,随后通过旋涂工艺沉积BiVO4。表征手段包括XRD、XPS、FESEM、紫外-可见吸收光谱、Mott-Schottky分析、光致发光及光电化学测试。
2:样品选择与数据来源:
使用掺氟氧化锡(FTO)基底。TiO2薄膜由商用浆料(18 NR-T,Dyesol)按不同浓度制备,BiVO4沉积于TiO2薄膜表面。
3:实验设备与材料清单:
设备包括电化学工作站(Autolab PGSTAT 204)、XRD(布鲁克D8 Advance)、场发射扫描电镜(Supra VP 55)、XPS(Kratos Axis Ultra DLD)、紫外-可见分光光度计(珀金埃尔默Lambda 950)、表面轮廓仪(布鲁克DektakXT)、光致发光光谱仪(爱丁堡仪器PL)、氙灯太阳模拟器。材料包含FTO TEC 8、TiO2浆料、醋酸铋(III)、三异丙氧基氧化钒(V)、乙酸、甲氧基乙醇、乙醇、去离子水、丙酮、氮气、Na2SO4电解液、Ag/AgCl参比电极。
4:4)、XRD(布鲁克D8 Advance)、场发射扫描电镜(Supra VP 55)、XPS(Kratos Axis Ultra DLD)、紫外-可见分光光度计(珀金埃尔默Lambda 950)、表面轮廓仪(布鲁克DektakXT)、光致发光光谱仪(爱丁堡仪器PL)、氙灯太阳模拟器。材料包含FTO TEC TiO2浆料、醋酸铋(III)、三异丙氧基氧化钒(V)、乙酸、甲氧基乙醇、乙醇、去离子水、丙酮、氮气、Na2SO4电解液、Ag/AgCl参比电极。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:FTO基底经超声清洗,TiO2悬浮液以2500 rpm旋涂后500°C退火。BiVO4前驱体溶液以2000 rpm旋涂于TiO2表面,预加热后460°C煅烧。光电化学测试采用三电极体系,包括线性扫描伏安法、阻抗谱及光照稳定性测试。
5:数据分析方法:
通过Tauc图计算带隙,Mott-Schottky方程确定平带电位,EIS分析电荷转移电阻,暂态时间计算用于电荷复合分析。
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Potentiostat/Galvanostat
PGSTAT 204
Autolab
Used for electrochemical characterization including linear sweep voltammetry and impedance spectroscopy.
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XRD
D8 Advance
Bruker
Used for X-ray diffraction analysis to determine crystallinity of samples.
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XPS
Axis Ultra DLD
Kratos
Used for X-ray photoelectron spectroscopy to determine surface composition and binding energy.
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UV-Vis Spectrophotometer
Lambda 950
Perkin Elmer
Used for optical absorption analysis.
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Surface Profilometer
DektakXT
Bruker
Used to measure the thickness of thin films.
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FTO
TEC 8
Pilkington
Used as the substrate for depositing TiO2 and BiVO4 thin films in photoelectrochemical cells.
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TiO2 paste
18 NR-T
Dyesol
Commercial paste used to fabricate TiO2 thin films via spin coating.
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FESEM
Supra VP 55
Used for field emission scanning electron microscopy to analyze surface morphology.
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Photoluminescence Spectrometer
Edinburgh Instruments
Used to measure radiative recombination of samples.
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Xenon Lamp
Used as a solar light simulator for photoelectrochemical tests.
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