赤铁矿光阳极表面硼掺杂提高光电水氧化效率

【作者】 刘阿楠； 章宇超； 马万红； 宋文静； 陈春城； 赵进才；

【机构】 光化学重点实验室中国科学院化学研究所； 中国科学院大学；

【摘要】 利用太阳能光催化分解水制氢作为替代石油的新能源是当今研究热点。赤铁矿（Fe₂O₃）是一种n型半导体,因其具有吸收可见光,价格低廉,无毒无害,储量丰富等优点,是一种很有前景的光阳极材料,可用于光驱动分解水制备太阳能燃料。^[1][2]我们将Fe OOH在硼砂溶液中浸泡,之后煅烧得到了硼掺杂的Fe₂O₃光阳极。在AM 1.5G模拟太阳光,1.23 VRHE外加偏压下水氧化光电流与未改性的相比增强了37倍,其光电流密度达到了1.12 mA cm^-2。通过XRD,Raman,XPS等测试表明,硼和氧空位富集在光阳极的表面层,在赤铁矿表面形成了具有梯度结构的异质结。电化学阻抗谱显示出改性后的材料具有更加有利的空穴迁移能力,这主要归因于表面异质结诱发的内建电场以及由氧空位引起的载流子密度增强。^[3]更多还原