Ti掺杂的WO3纳米片光阳极的能带调控和光电化学分解水性能(英文)

作者：唐雅琴; 蒋迪; 王欢; 郑红烨; 任露军; 魏奎先; 马文会; 戴永年; 罗大军; 张学亮^*; 刘仪柯^*

来源：Journal of Central South University (English Edition), 2022, 29(09): 2968-2979.

• WO3
• Ti掺杂
• 光阳极
• 能带调控
• 表面载流子分离

氧化钨(WO3)是一种重要的光电化学分解水半导体，具有可见光响应好、无毒、稳定性好等优点，但低的电导率、高的起始电位以及缓慢的水氧化动力学等缺点也限制了其进一步应用。本文采用无晶种水热法在导电玻璃(FTO)上设计了一种钛掺杂的WO3纳米片阵列，并研究了Ti掺杂浓度对光电化学分解水性能的影响。结果表明，在0.6 V(vs Ag/AgCl)的偏压下，Ti掺杂WO3光电流密度最高，可达0.53 mA/cm2，比纯WO3纳米片阵列的高110%。同时，Ti掺杂WO3光电极的起始电位负移。X射线光电子能谱价带谱(XPS-VB)和紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱显示，Ti掺杂WO3光阳极的能带位置向上移动，导致了起始电位的负移。此外，电化学阻抗谱测试(EIS)表明，Ti掺杂WO3光阳极的导电性显著增强，引起光生载流子的快速分离。研究成果有望提供一种高效、低成本光阳极的设计路线。