标题:非晶TiO_2修饰CuBi_2O_4光阴极增强其光电化学产氢活性
作者:朱相林; 管子涵; 王朋; 张倩倩; 戴瑛; 黄柏标
作者机构:[朱相林]山东大学, 晶体材料国家重点实验室, 济南, 山东 250100, 中国;[管子涵]山东大学, 晶体材料国家重点实验室, 济南, 山东 250100, 中国;[王朋]山东大学, 晶 更多
通讯作者:Wang, P;Huang, BB
通讯作者地址:[Wang, P; Huang, BB]Shandong Univ, State Key Lab Crystal Mat, Jinan 250100, Shandong, Peoples R China.
来源:催化学报
出版年:2018
卷:39
期:10
页码:1704-1710,中插25-中插26
DOI:10.1016/S1872-2067(18)63127-4
关键词:光电化学产氢; 非晶TiO_2; p-n结; 载流子分离
摘要:光催化作为太阳能利用领域的研究热点引起了广泛的关注.其中,光电化学技术能够通过分解水提供清洁的氢能源,因此被认为是一种潜在的新能源制造方式.在光; 电化学分解水产氢的过程中,最重要的是高效光电极的制备.一系列n型半导体材料已被广泛地报道并用作光阳极,如BiVO_4, ZnO,; Fe_2O_3等.然而对于光阴极材料,其可选择性则较少.; CuBi_2O_4是一种天然矿物,具有廉价易得以及化学性质稳定的特性,而且是一种p型半导体材料,因此能够用于制备光阴极;另外因为其强的可见光响应; (1.70; eV),所以具有广泛的应用前景.目前对于CuBi_2O_4光阴极研究主要集中在合成和理论计算方面,而对于如何促进界面处的载流子分离研究较少.本文; 通过一种简单的电沉积方法成功制备出CuBi_2O_4光阴极,然后利用非晶TiO_2和助催化剂Pt进行修饰后将其用于光电化学产氢.由于形成了CuB; i_2O_4/TiO_2 p-n结,因此其光阴极活性得到增强.新的Pt/TiO_2/CuBi_2O_4光阴极在0.60; V偏压处的光电流为0.35 mA/cm~2,其数值约为Pt/CuBi_2O_4光阴极的两倍.; XRD结果表明,我们制备的CuBi_2O_4为纯相且结晶性较好,其表面修饰的TiO_2为非晶相的. SEM结果表明,; CuBi_2O_4电极层由100-150; nm的颗粒构成.紫外-可见吸收光谱表明,制备的CuBi_2O_4光电极拥有良好的可见光吸收性质,而且TiO_2修饰未对CuBi_2O_4的光吸收; 产生明显的影响.; XPS结果表明,修饰TiO_2并未对CuBi_2O_4电极造成成分上的破坏.光电化学测试表明,修饰TiO_2层厚度和结晶性会影响光电极的最终活性; .修饰四层TiO_2和退火200; oC的样品具有最好的活性.另外稳定性测试也表明,修饰非晶TiO_2的CuBi_2O_4光阴极具有良好的稳定性.在IPCE测试中,; Pt/TiO_2/CuBi_2O_4光阴极在其光响应范围内均比Pt/CuBi_2O_4光阴极表现出更高的效率.阻抗结果测试中Pt/TiO_2/C; uBi_2O_4光阴极具有更小的阻抗,这表明其载流子传输更加高效.在Mott-Shetty测试中,; Pt/TiO_2/CuBi_2O_4和Pt/CuBi_2O_4光阴极都表现出p型半导体性质,但是Pt/TiO_2/CuBi_2O_4具有更负的平; 带电位,这表明修饰的TiO_2仍具有n型半导体材料的特性,并与p型的CuBi_2O_4形成p-n结,从而促进了载流子分离效率.
收录类别:CSCD;SCOPUS;SCIE
资源类型:期刊论文
原文链接:https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85051400812&doi=10.1016%2fS1872-2067%2818%2963127-4&partnerID=40&md5=3441012b84c70aad065a3ce0adb9673e
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