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Strong O 2p–Fe 3d Hybridization Observed in Solution-Grown Hematite Films by Soft X-ray Spectroscopies
The Journal of Physical Chemistry B ( IF 2.8 ) Pub Date : 2017-11-15 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b06989 Yifan Ye 1 , James E. Thorne 2 , Cheng Hao Wu 1 , Yi-Sheng Liu 1 , Chun Du 2 , Ji-Wook Jang 2 , Erik Liu 2 , Dunwei Wang 2 , Jinghua Guo 1, 3
The Journal of Physical Chemistry B ( IF 2.8 ) Pub Date : 2017-11-15 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b06989 Yifan Ye 1 , James E. Thorne 2 , Cheng Hao Wu 1 , Yi-Sheng Liu 1 , Chun Du 2 , Ji-Wook Jang 2 , Erik Liu 2 , Dunwei Wang 2 , Jinghua Guo 1, 3
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Photoelectrochemical (PEC) water splitting holds the potential as a direct route for solar energy conversation and storage. The performance of a PEC device is strongly influenced by the electronic properties of the photonanode surface. It has been shown that the synthesis methods can have a profound impact on the electronic properties and PEC performance of various photoelectrode materials such as hematite. Soft X-ray spectroscopic techniques, including O K-edge XAS and Fe L-edge XAS/XES, have been employed to investigate how the synthesis methods impact the electronic structure of resulting hematite materials. It is found that the hematite samples via solution regrowth methods show dramatically increased 3d–4sp band ratios in O K-edge XAS spectra and decreased relative elastic peak intensities in Fe L-edge RIXS spectra compared with samples synthesized via ALD or solution grown. The difference observed in O–K and Fe–L spectra indicated that solution regrowth strategy alters the O 2p–Fe 3d hybridization and hence the electronic structure of the hematite films, which proves to be beneficial for PEC performance of the hematite photoanode. Our findings provided new insights and potentially useful strategies for enhancing the PEC performance of photoanode materials.
中文翻译：
溶液生长的赤铁矿薄膜通过软X射线光谱观察到强O 2p–Fe 3d杂化
光电化学（PEC）的水分解技术有潜力作为直接进行太阳能交换和存储的途径。PEC器件的性能受光阳极表面电子特性的强烈影响。已经表明，合成方法可以对诸如赤铁矿的各种光电极材料的电子性能和PEC性能产生深远的影响。包括O K-edge XAS和Fe L-edge XAS / XES在内的软X射线光谱技术已用于研究合成方法如何影响所得赤铁矿材料的电子结构。研究发现，与通过ALD或溶液生长法合成的样品相比，通过溶液再生方法的赤铁矿样品在O K边缘XAS光谱中显示3d–4sp带比显着增加，在Fe L边缘RIXS光谱中显示相对弹性峰强度降低。在O–K和Fe–L光谱中观察到的差异表明，溶液再生策略改变了O 2p–Fe 3d杂化，从而改变了赤铁矿薄膜的电子结构，这被证明对赤铁矿光电阳极的PEC性能有利。我们的发现为增强光电阳极材料的PEC性能提供了新的见识和潜在有用的策略。在O–K和Fe–L光谱中观察到的差异表明，溶液再生策略改变了O 2p–Fe 3d杂化，从而改变了赤铁矿薄膜的电子结构，这被证明对赤铁矿光电阳极的PEC性能有利。我们的发现为增强光电阳极材料的PEC性能提供了新的见识和潜在有用的策略。在O–K和Fe–L光谱中观察到的差异表明，溶液再生策略改变了O 2p–Fe 3d杂化，从而改变了赤铁矿薄膜的电子结构，这被证明对赤铁矿光电阳极的PEC性能有利。我们的发现为增强光电阳极材料的PEC性能提供了新的见识和潜在有用的策略。
更新日期：2017-11-16
中文翻译：
溶液生长的赤铁矿薄膜通过软X射线光谱观察到强O 2p–Fe 3d杂化
光电化学（PEC）的水分解技术有潜力作为直接进行太阳能交换和存储的途径。PEC器件的性能受光阳极表面电子特性的强烈影响。已经表明，合成方法可以对诸如赤铁矿的各种光电极材料的电子性能和PEC性能产生深远的影响。包括O K-edge XAS和Fe L-edge XAS / XES在内的软X射线光谱技术已用于研究合成方法如何影响所得赤铁矿材料的电子结构。研究发现，与通过ALD或溶液生长法合成的样品相比，通过溶液再生方法的赤铁矿样品在O K边缘XAS光谱中显示3d–4sp带比显着增加，在Fe L边缘RIXS光谱中显示相对弹性峰强度降低。在O–K和Fe–L光谱中观察到的差异表明，溶液再生策略改变了O 2p–Fe 3d杂化，从而改变了赤铁矿薄膜的电子结构，这被证明对赤铁矿光电阳极的PEC性能有利。我们的发现为增强光电阳极材料的PEC性能提供了新的见识和潜在有用的策略。在O–K和Fe–L光谱中观察到的差异表明，溶液再生策略改变了O 2p–Fe 3d杂化，从而改变了赤铁矿薄膜的电子结构，这被证明对赤铁矿光电阳极的PEC性能有利。我们的发现为增强光电阳极材料的PEC性能提供了新的见识和潜在有用的策略。在O–K和Fe–L光谱中观察到的差异表明，溶液再生策略改变了O 2p–Fe 3d杂化，从而改变了赤铁矿薄膜的电子结构，这被证明对赤铁矿光电阳极的PEC性能有利。我们的发现为增强光电阳极材料的PEC性能提供了新的见识和潜在有用的策略。
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