Piezoelectric polarization assisted WO3/CdS photoanode improved carrier separation efficiency via CdS phase regulation

材料科学 异质结 电场 光电子学 光电流 纤锌矿晶体结构 半导体 极化(电化学) 纳米棒 压电 能量转换效率 纳米技术 化学 复合材料 物理 物理化学 冶金 量子力学
作者
Quanyou Zhao,Zhifeng Liu,Junwei Li,Weiguo Yan,Jing Ya,Xiang‐Feng Wu
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:46 (73): 36113-36123 被引量:51
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2021.08.123
摘要

The key factor for efficient photoelectrochemical (PEC) water splitting is to design a semiconductor as photoanode with high carrier separation. Piezoelectric polarization is a considerable method to improve the carriers separation efficiency via providing a powerful built-in electric field. Herein, we synthesized WO3/CdS type II heterojunction and firstly explored the influence of CdS phase transition from sphalerite β-CdS to wurtzite α-CdS on piezoelectric polarization for WO3/CdS. Benefited from the asymmetric structure of α-CdS, fluctuation swings can be seen in the LSV curves of WO3/α-CdS due to piezoelectric polarization under ultrasound. The photocurrent density of WO3/α-CdS are enhanced with the increase of ultrasound frequency and the maximum of 2.13 mA/cm2 at 1.23 V vs. RHE, which is 1.61 times before ultrasound. The outstanding PEC performances of WO3/α-CdS under ultrasonic conditions are contributed to carrier separation driven by enhancing internal electric field between heterojunction, the built-in electric field inside the α-CdS and ballast carriers participating in water splitting reaction. This work provides a promising strategy for improving carrier separation efficiency in photoelectrodes via piezoelectric polarization.
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