使用离子注入产生金颗粒和Fe2+显著增强α-Fe2O3光电化学性能(英文)

作者：贺栋; 宋先印; 柯尊健; 肖湘衡; 蒋昌忠

来源：Science China-Materials, 2018, 61(06): 878-886.

光电化学催化分解水是一种极具发展前景的生产H2和O2的方法.α-Fe2O3由于其具有优良的光电化学稳定性、无毒害、地球储量大以及合适的能带宽度Eg2.1 eV等优点,被认为是最有潜力的光电催化分解水的材料之一.然而由于其空穴传输距离短(约24 nm)、导电性差、光生载流子复合速度极快等原因,α-Fe2O3的光电催化分解水的效率受到了极大限制.在此,我们报道了一种新颖并且高效的离子注入Au元素并且退火的方法显著提高了α-Fe2O3光电化学分解水的效率.根据一系列的表征和分析,发现Fe2+和紧密接触的金颗粒在金注入的α-Fe2O3样品中产生.因此,金注入的α-Fe2O3样品的载流子分离效率和注入效率得到了显著提高.该样品光电流密度在1.5 Vvs.RHE偏压下可以达到1.16 m A cm-2,相对原始样品光电流密度提升接近300倍(4μA cm-2).此外,金注入的α-Fe2O3样品在8 h的光电催化分解水的测试中没有出现光电流衰减的现象,表现了良好的稳定性.