位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
FeO(OH)-TiO_2/CoPi复合光阳极的制备及其光电催化氧化水性能
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O644[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学材料科学与工程学院,空天材料与服役教育部重点实验室,北京100191
  • 相关基金:国家自然科学基金(20973020,21173016),高等学校博士学科点基金(20101102110002),新世纪人才支持计划(NCET-08-0034)资助项目
中文摘要:

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米晶,并通过浸渍技术在其表面引入了FeO(OH).采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱确定了引入FeO(OH)的最佳Fe3+浓度.通过电化学法在FeO(OH)-TiO2光阳极上沉积了催化水分解制备氧气的钴基催化剂(CoPi),得到了FeO(OH)-TiO2/CoPi复合光阳极.利用透射电镜(TEM),高分辨透射电镜(HRTEM),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)对TiO2纳米晶,FeO(OH)-TiO2以及FeO(OH)-TiO2/CoPi复合光阳极进行了表征,采用电化学和光电化学技术研究了中性条件下FeO(OH)-TiO2/CoPi复合光阳极的光电催化分解水性能.结果表明,TiO2纳米晶为梭形的锐钛矿,其表面修饰的FeO(OH)为针铁矿型,且当前驱体溶液中Fe3+与TiO2的质量比为0.05%时得到的FeO(OH)-TiO2具有最佳的光吸收效果.形成FeO(OH)-TiO2/CoPi复合光阳极后,在光照条件下CoPi电催化分解水制备氧气的过电位显著降低.TiO2表面FeO(OH)的引入增加了光阳极对可见光的吸收能力,同时光阳极表面沉积的CoPi有效地利用了FeO(OH)-TiO2产生的光生空穴,将水氧化形成氧气,从而在光照条件下显著提高了CoPi催化氧化水的效率.

英文摘要:

TiO2 nanocrystals were synthesized using a sol-gel method, and then the impregnationtechnique was used to modify the surface of the TiO2 nanocrystals with FeO(OH). The optimal concentration of Fe3. for the modification of the TiO2 nanocrystals was determined by UV-Vis spectroscopy. A cobalt-phosphate (CoPi) water oxidation catalyst was electrochemically deposited onto the FeO(OH)- TiO2 photoanodes. The resulting FeO(OH)-TiOJCoPi composite photoanodes were systematically characterized by transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM), and the photoelectrochemical water oxidation properties of the FeO(OH)-TiO2/CoPi composite photoanodes were investigated in neutral conditions by electrochemical and photoelectrochemical methods. The results indicated that the TiO2 particles were pure anatase nanocrystals, and the FeO(OH) phase on the TiO2 surfaces was goethite. The optimal light absorption properties of the FeO(OH)-TJO2 photoanodes were achieved when the photoanodes were prepared in the precursor solution with a Fe^3+:TiO2 mass ratio of 0.05%. The overpotential for oxygen evolution on the FeO(OH)-TiO2/CoPi composite photoanodes underillumination decreased significantly compared with that obtained on the CoPi catalyst. The high oxygen evolution activity of the composite photoanodes can be attributed to modification of FeO(OH) on TiO2 nanocrystal surfaces changing the light absorption band from the ultraviolet to the visible region and CoPi inhibited hole-electron recombination through facilitating the photon-induced hole transfer for water oxidation.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781