Efficient Photoelectrochemical Water Oxidation on Hematite with Fluorine‐Doped FeOOH and FeNiOOH as Dual Cocatalysts

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作者
Jiujun Deng,Qingzhe Zhang,Kun Feng,Huiwen Lan,Jun Zhong,Mohamed Chaker,Dongling Ma
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:11 (21): 3783-3789 被引量:57
标识
DOI:10.1002/cssc.201801751
摘要

Abstract An effective cocatalyst is usually required to improve the performance of photoelectrochemical (PEC) water splitting catalysts. A fluorine‐doped FeOOH (F:FeOOH) cocatalyst on a hematite photoanode was used to lower the onset potential by 140 mV and significantly improve the PEC performance. Moreover, a more effective dual cocatalytic system was prepared by subsequent loading of a FeNiOOH cocatalyst, which resulted in a further decrease of the onset potential by 270 mV. The final onset potential of the Fe 2 O 3 /F:FeOOH/FeNiOOH photoanode was lowered to 0.45 V versus the reversible hydrogen electrode (RHE), which is one of the lowest onset potential values ever reported for hematite photoanodes. The photocurrent also dramatically increased by a factor of approximately 3 to 0.9 mA cm −2 at 1.0 V versus RHE. Based on the structural, chemical, and electrochemical impedance spectroscopy characterization, the enhanced performance was attributed to the F:FeOOH overlayer, which reduced the surface recombination and accelerated the oxygen evolution reaction activity, and the FeNiOOH cocatalyst, which further enhanced the reaction kinetics. The facile preparation of the F:FeOOH cocatalyst and the design of the dual cocatalytic system will allow the development of high‐performance hematite photoanodes.

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