Reduction of charge carrier recombination by Ce gradient doping and surface polarization for solar water splitting

重组 材料科学 载流子 兴奋剂 分解水 表面电荷 还原(数学) 极化(电化学) 光电子学 化学物理 分子物理学 化学 光催化 物理化学 基因 催化作用 几何学 生物化学 数学
作者
Jinwei Bai,Rui‐Ting Gao,Xiaotian Guo,Jinlu He,Xianhu Liu,En‐Hou Han,Lei Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:448: 137602-137602 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.137602
摘要

• Gradient Ce doping on Fe 2 O 3 with the construction of built-in electric field. • Surface polarization on gradient Ce doped Fe 2 O 3 reduced the interfacial oxygen vacancies. • The photoanode exhibited a photocurrent of 2.50 mA cm −2 at 1.50 V RHE with a low onset potential of 0.64 V RHE . • DFT calculations demonstrated the elimination of deep trap state and the reduction of charge recombination. Photoelectrochemical (PEC) water splitting is one of the most strategies for solar energy storage and utilization. Hematite as one of the promising candidates for PEC research, has a short hole diffusion length and short carrier lifetime, resulting in PEC conversion efficiency far below the theoretical value. In this work, a facile but efficient strategy was introduced for the growth of gradient Ce doped hematite nanorods, following with the sequent photoactivation process. The gradient Ce doping not only increased the conductivity of bulk material, but also importantly, constructed a built-in electric field by the addition of Ce element, which remarkably enhanced the charge separation and transfer from the bulk to the surface. Moreover, the surface polarization under illumination was applied for the reduction of overpotential and the enhancement of photocurrent density, taking a role of cocatalyst decoration. It reduced the oxygen vacancies concentration at the surface, which further reduced the surface recombination owing to the passivation from photoactivation. According to these, the resulting photoanode exhibited a photocurrent of 1.92 and 2.50 mA cm −2 at 1.23 and 1.50 V RHE , respectively, with onset potential of 0.64 V RHE under AM 1.5G illumination. This work opens a useful strategy of modifying the electronic structure and constructing the interface structure for improving PEC performance on hematite-based photoelectrodes for solar energy storage and utilization.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研王子完成签到 ,获得积分10
4秒前
hahaha完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
ines完成签到 ,获得积分10
6秒前
木香完成签到,获得积分10
6秒前
ljhwahaha完成签到,获得积分10
8秒前
眯眯眼的黎昕完成签到 ,获得积分10
13秒前
19秒前
zk092988完成签到,获得积分10
19秒前
奋斗的妙海完成签到 ,获得积分0
20秒前
单纯乘风完成签到,获得积分10
21秒前
GTR的我完成签到 ,获得积分10
21秒前
走过的风发布了新的文献求助10
21秒前
hkkogcu7449oi完成签到,获得积分10
22秒前
贝贝完成签到 ,获得积分10
22秒前
fqlpeter完成签到,获得积分10
23秒前
丨墨月丨完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
xyzlancet完成签到,获得积分10
24秒前
粗犷的月饼完成签到 ,获得积分10
25秒前
乐乐完成签到 ,获得积分10
25秒前
simongao完成签到 ,获得积分10
25秒前
淡淡从安完成签到,获得积分10
28秒前
const完成签到,获得积分10
28秒前
lym完成签到,获得积分10
29秒前
家的方向完成签到,获得积分10
29秒前
独步天下完成签到,获得积分10
30秒前
xiaopang完成签到,获得积分10
31秒前
adrianwu完成签到 ,获得积分10
32秒前
开心果大王完成签到,获得积分10
35秒前
betty完成签到 ,获得积分10
36秒前
Jasonkun完成签到,获得积分10
36秒前
keeptg完成签到,获得积分10
36秒前
cepha完成签到 ,获得积分10
38秒前
heyseere完成签到,获得积分10
39秒前
迷人冰棍完成签到,获得积分10
39秒前
zss完成签到 ,获得积分10
40秒前
kaiqiang完成签到,获得积分0
41秒前
龙2024完成签到,获得积分10
41秒前
无语的孤丹完成签到,获得积分10
45秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 500
Materials Informatics Molecules, Crystals and Beyond A volume in Acta Materialia Book Series 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7043474
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8710108
关于积分的说明 18444914
捐赠科研通 6555438
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3117556
关于科研通互助平台的介绍 2202106
邀请新用户注册赠送积分活动 2092974