Novel ZnO/Fe2O3 Core–Shell Nanowires for Photoelectrochemical Water Splitting

材料科学 纤锌矿晶体结构 分解水 纳米线 异质结 纳米技术 纳米结构 透射电子显微镜 氧化锡 光电子学 化学工程 兴奋剂 光催化 冶金 工程类 催化作用 化学 生物化学
作者
Yu‐Kuei Hsu,Ying‐Chu Chen,Yan‐Gu Lin
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:7 (25): 14157-14162 被引量:181
标识
DOI:10.1021/acsami.5b03921
摘要

A facile and simple fabrication of Fe2O3 as a shell layer on the surface of ZnO nanowires (NW) as a core–shell nanoelectrode is applied for the photoelectrochemical (PEC) splitting of water. An ZnO NW array of core diameter ∼80 nm was grown on a fluorine-doped tin-oxide (FTO) substrate with a hydrothermal method; subsequent deposition and annealing achieved a shell structure of the Fe2O3 layer of thickness a few nm. Fe2O3 in the α phase and ZnO in the wurtzite phase were identified as the structures of the shell and core, respectively, through analysis with X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The ZnO/Fe2O3 core–shell NW showed an excellent PEC response to the oxidation of water, and also benefited from a negative shift of onset potential because of an n/n heterojunction structure. A detailed energy diagram of the ZnO/Fe2O3 core–shell NW was investigated with a Mott–Schottky analysis. This novel core–shell nanostructure can hence not only exhibit a great potential for the solar generation of hydrogen, but also offer a blueprint for the future design of photocatalysts.
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