Fe和Co-Pi改性納米晶WO3薄膜及其光電化學(xué)性能研究.pdf

1、納米晶WO3薄膜在光電化學(xué)池(PEC)中因可見(jiàn)光利用率不足，光生載流子容易復(fù)合等缺點(diǎn)而效率較低，另外其電化學(xué)析氧反應(yīng)在動(dòng)力學(xué)上反應(yīng)速率較慢，也間接阻礙了析氫反應(yīng)，因此制約了其在光解水制氫體系中的應(yīng)用。針對(duì)上述問(wèn)題，重點(diǎn)研究了用Fe和鈷基磷酸催化劑(Co-Pi)對(duì)納米晶WO3薄膜表面進(jìn)行改性修飾以減輕光生電子-空穴的復(fù)合來(lái)提高光電性能，并對(duì)其光生電子-空穴分離機(jī)制進(jìn)行探究做了進(jìn)一步探討，以期對(duì)光陽(yáng)極材料的改性做理論依據(jù)。
　　首次提

2、出以FeCl3-CH3CH2OH為前驅(qū)體，采用滴涂-熱處理方法對(duì)WO3薄膜進(jìn)行表面改性，并系統(tǒng)研究了前驅(qū)體濃度對(duì)薄膜光電性能的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)e(Ⅲ)的引入不會(huì)破壞WO3薄膜的本身形貌，XPS表征證明復(fù)合薄膜表面的Fe(Ⅲ)的存在形式為α-Fe2O3。機(jī)理研究表明，表面用Fe(Ⅲ)改性后，復(fù)合薄膜對(duì)光吸收能力增強(qiáng)，帶隙邊緣在可見(jiàn)光區(qū)域發(fā)生了紅移。最大光電流密度可達(dá)1.18 mA/cm2(0.8V vs.Ag/AgCl)，比純WO3薄膜

3、提高了80％。
　　通過(guò)電沉積方法制備(Co-Pi)對(duì)WO3薄膜進(jìn)行表面改性，并且首次采用光輔助沉積方法制備了(Co-Pi)/WO3，兩種方法改性的WO3薄膜表面形貌均未受到影響。電極穩(wěn)定性測(cè)試表明(Co-Pi)/WO3薄膜穩(wěn)定性?xún)?yōu)于WO3薄膜。光輔助沉積制備(Co-Pi)改性薄膜光電流比純WO3薄膜增大了300％。電化學(xué)析氧能力明顯增強(qiáng)，與WO3相比，Co/Pi-WO3氧氣析出初始電位減小了約400 mV。Mott-Schott