Une nouvelle étude dirigée par le professeur Tianyou Peng (Collège de chimie et de sciences moléculaires, Université de Wuhan) et le professeur associé Peng Zeng (École de génie alimentaire et pharmaceutique, Université de Zhaoqing) décrit comment une nouvelle photoanode nanostructurée à base de WO3 a été préparée hydrothermiquement à 160°C suivi d’une calcination à 500°C.
De plus, le mécanisme d’influence de l’hydrate d’hydrazine et du dopage In3+ sur la microstructure, le comportement photoélectrochimique, la structure de la bande électronique et le travail de sortie de la photoanode WO3 a été étudié.
Le travail est publié dans la revue Science Chine Chimie.
Les résultats de l’expérience montrent que la densité de photocourant et la stabilité de la photoanode nanostructurée WO3 sont étroitement liées à sa microstructure, sa morphologie et sa structure de bande électronique, l’introduction d’hydrate d’hydrazine comme régulateur de texture dans la solution de réaction hydrothermale conduisant à la formation d’un film WO3 en couches empilé. par (020) nanofeuilles exposées à facettes d’une longueur d’environ 300 nm (le long de la [200] direction) et une largeur d’environ 150 nm (le long de la [002] direction).
Cela augmente la surface spécifique et les sites réactifs pour favoriser le transfert de charge et la séparation ; Le dopage In3+ optimise la structure de bande électronique de WO3, ce qui entraîne un potentiel de bande plate décalé négativement et une fonction de travail réduite pour améliorer la force motrice des REL.
Par rapport aux ions In3+, l’introduction de l’hydrate d’hydrazine a des effets d’amélioration plus significatifs sur la densité du photocourant, l’efficacité photon-courant de polarisation appliquée (ABPE), l’efficacité de conversion photon incident-courant (IPCE), la durabilité photoélectrochimique et l’efficacité Faraday. pour l’évolution de l’O2.
Sous l’effet synergique de la modification de l’hydrate d’hydrazine et du dopage In3+, les performances REL de la photoanode In3+-WO3(N2H4) ont été considérablement améliorées.
Dans des conditions d’éclairage solaire simulé AM1.5G, solution Na2SO4 et 1,23 V par rapport à RHE, la photoanode In3+-WO3(N2H4) construite dans des conditions optimisées présentait un IPCE de 38,6 % (à 410 nm) et une densité de photocourant de 1,93 mA. cm-2, qui sont respectivement 2,8 et 3,0 fois supérieures à celles de la photoanode WO3 pure.
Cette performance OER de In3+-WO3(N2H4) est comparable, voire meilleure, à celle de la plupart des photoanodes à base de WO3 signalées, ce qui indique son potentiel d’application pratique dans la division de l’eau PEC. Cette recherche fournit une stratégie prometteuse pour améliorer les performances PEC OER des photoanodes WO3 nanostructurées en modifiant leur microstructure et en introduisant des hétéroatomes.
Plus d’information:
Peng Zeng et al, Modification de l’architecture et dopage In3+ des photoanodes WO3 pour améliorer les performances d’oxydation photoélectrochimique de l’eau, Science Chine Chimie (2023). DOI : 10.1007/s11426-023-1691-1