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界面 Se-O 键通过快速空穴提取调节 FeSe2/Nb:Fe2O3 中的空间电荷分布,实现高效光电化学水氧化
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-11-30 , DOI: 10.1021/acsami.3c12007
Lili Gao 1 , Jiaoli Wang 1 , Huilin Niu 1 , Jun Jin 1 , Jiantai Ma 1, 2
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表面工程是提高赤铁矿光电化学(PEC)催化活性的有效策略,具有丰富配位不饱和原子的缺陷态可以作为在半导体之间构建紧密连接的锚定位点。在此基础上,我们通过界面Se-O化学键将超薄FeSe 2层锚定在Nb 5+掺杂的Fe 2 O 3 (FeSe 2 /Nb:Fe 2 O 3 )上以调节表面电位。密度泛函理论(DFT)计算表明,非晶FeSe 2修饰可以在复合光阳极上产生电子离域,从而在很大程度上提高电子迁移率。此外,电子可以通过界面处新形成的Se-O键转移,并且空穴被收集在电极表面,用于PEC水氧化。所需的电荷重新分布有利于抑制电荷复合和提取有效空穴。随后,功函数计算和莫特-肖特基(M-S)图表明,FeSe 2 /Nb:Fe 2 O 3中形成了II型异质结,这进一步加速了载流子分离。根据d带中心结果,除了空间载流子调制之外,非晶FeSe 2层还为中间体吸附提供了丰富的活性位点。结果,与可逆氢电极(RHE)相比,目标光阳极在1.23 V下获得了2.42 mA cm –2的改进光电流密度,是裸Fe 2 O 3的2.5倍。本研究提出了一种通过界面化学键生长紧密连接层的缺陷锚定方法,并揭示了FeSe 2对Nb:​​Fe 2 O 3的空间电荷分布效应,为复合光阳极的合理设计提供了见解。



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更新日期:2023-11-30
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