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Improved Water Oxidation of Fe2O3/Fe2TiO5 Photoanode by Functionalizing with a Hydrophilic Organic Hole Storage Overlayer
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2022-06-17 , DOI: 10.1021/acscatal.2c01328
Jiujun Deng 1 , Yaxi Li 1 , Ying Xiao 1 , Kun Feng 2 , Cheng Lu 2 , Kaiqi Nie 3 , Xiaoxin Lv 1 , Hui Xu 1 , Jun Zhong 2
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2022-06-17 , DOI: 10.1021/acscatal.2c01328
Jiujun Deng 1 , Yaxi Li 1 , Ying Xiao 1 , Kun Feng 2 , Cheng Lu 2 , Kaiqi Nie 3 , Xiaoxin Lv 1 , Hui Xu 1 , Jun Zhong 2
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The integration of inorganic and organic materials has been demonstrated as an effective route for photoanodes to yield enhanced photoelectrochemical (PEC) water oxidation performance. In this study, we report the preparation of an inorganic/organic composite photoanode by depositing 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP) onto the surface of an Fe2O3/Fe2TiO5 heterostructure. It is found that the HEDP overlayer as an efficient and highly hydrophilic hole storage layer can effectively promote the surface charge dynamics by facilitating charge transfer and meanwhile by suppressing charge recombination. Consequently, the as-fabricated HEDP-Fe2O3/Fe2TiO5 photoanode exhibits an increased photocurrent density of 3.10 mA cm–2 at 1.23 V versus reversible hydrogen electrode (RHE) and a significant cathodic shift in the onset potential (∼120 mV). Furthermore, after the loading of FeNiOOH cocatalyst, a comparable photocurrent density of 3.40 mA cm–2 at 1.23 V versus RHE accompanied with a lowered onset potential are obtained. This work demonstrates an effective route to synthesize highly active hematite photoanodes via organic semiconductor integration.
中文翻译：
通过亲水有机空穴存储覆盖层功能化改进 Fe2O3/Fe2TiO5 光电阳极的水氧化
无机和有机材料的整合已被证明是光阳极产生增强的光电化学 (PEC) 水氧化性能的有效途径。在本研究中，我们报道了通过将 1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸 (HEDP) 沉积在 Fe 2 O 3 /Fe 2 TiO 5异质结构的表面上来制备无机/有机复合光阳极。发现 HEDP 覆盖层作为一种高效且高度亲水的空穴存储层可以通过促进电荷转移同时抑制电荷复合来有效地促进表面电荷动力学。因此，制成的 HEDP-Fe 2 O 3 /Fe 2与可逆氢电极 (RHE) 相比， TiO 5光电阳极在 1.23 V 时表现出增加的 3.10 mA cm -2光电流密度和显着的阴极起始电位偏移 (~120 mV)。此外，在负载 FeNiOOH 助催化剂后，在 1.23 V 下，与 RHE 相比，获得了相当的 3.40 mA cm -2光电流密度，同时降低了起始电位。这项工作展示了一种通过有机半导体集成合成高活性赤铁矿光阳极的有效途径。
更新日期：2022-06-17
中文翻译：
通过亲水有机空穴存储覆盖层功能化改进 Fe2O3/Fe2TiO5 光电阳极的水氧化
无机和有机材料的整合已被证明是光阳极产生增强的光电化学 (PEC) 水氧化性能的有效途径。在本研究中，我们报道了通过将 1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸 (HEDP) 沉积在 Fe 2 O 3 /Fe 2 TiO 5异质结构的表面上来制备无机/有机复合光阳极。发现 HEDP 覆盖层作为一种高效且高度亲水的空穴存储层可以通过促进电荷转移同时抑制电荷复合来有效地促进表面电荷动力学。因此，制成的 HEDP-Fe 2 O 3 /Fe 2与可逆氢电极 (RHE) 相比， TiO 5光电阳极在 1.23 V 时表现出增加的 3.10 mA cm -2光电流密度和显着的阴极起始电位偏移 (~120 mV)。此外，在负载 FeNiOOH 助催化剂后，在 1.23 V 下，与 RHE 相比，获得了相当的 3.40 mA cm -2光电流密度，同时降低了起始电位。这项工作展示了一种通过有机半导体集成合成高活性赤铁矿光阳极的有效途径。
京公网安备 11010802027423号