表面钒修饰对α-Fe2O3材料光电化学性能的增强作用.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)OctoberActa脚.一Chim.Sin.2015,31(10),1895-19041895[Article]doi:10.3866/PKU.WHXB201509074www.whxb.pku.edu.cn表面钒修饰对a-Fe203材料光电化学性能的增强作用姚利珍孔德生杜玖瑶王泽张经纬王娜李文娟冯媛嫒(曲阜师范大学化学与化工学院,山东曲阜273165)摘要:对半导体材料进行表面化学修饰或改性,是提高其光催化活性、有效利用光能的一种重要措施.本文结合水热化学法、化学池沉积和后续热处理等,分别

2、制备了未修饰6[-Fe0。和钒修饰的Fe:0。光电极材料.利NX射线粉末衍射(XRD)谱和紫外.可见漫反射光谱(uv-Vis-DRS)技术分析表征了材料的晶相结构、化学组成和光谱吸收等固体物理化学性能:利用光电流测量和电化学交流阻抗谱(ElS)实验技术,并基于1molLNaOH(pH13.6)中的光电化学水分解反应,研究了钒修饰对Fe:O。材料光电化学性能的增强作用.结果表明,与未修饰的Feo。材料相比,钒修饰.FeO3样品出现FeVO的XRD特征峰,但临界光吸收波长未发生红移:钒修饰使FeO材料的光电流增大4—5倍、光生载流子在电极表面的

3、复合几率降低了3/4-4/5、电极表面电荷传递速率(表观一级速率常数)明显提高.结合FeO。,溶液界面半导体能带模型和有关研究结果,分析了研究体系的界面电荷动力学传输过程以及钒修饰使a—FeO。材料光电化学性能增强的原因.关键词:水分解:光生电荷传输:表面复合:光电流:交流阻抗谱中图分类号:0649EnhancementofthePhotoelectrochemicalActivityofa-Fe203MaterialsbySurface.ModificationwithVanadiumYAOL.-ZhenKONGDe—ShengDUJiu

4、-YaoWANGZeZHANGJing—WeWANGNaLIWen-JuanFENGYuan—Yuap,(DepartmentofChemistryandChemicalEngineering,Q咖NormalUniversity,Qufu273165,ShandongProvince,P.R.China)’lAbstract:Surfacemodificationofsemiconductormaterialsisanefectivewaytoimprovetheirphoto.catalysisandphoto-conversionac

5、tivities.BareandV-modifled口.Fe,OphOt0eIectrOdematerialswerepreparedusinghydrotherma1.chemicaIbathdepositionandheattreatmentapproaches.Theirphysicochemicalandphotoelectrochemical(PEC)propertiesweretheninvestigatedwithX·raydifractometry(XRD),UV—Visdifusereflectancespectrosco

6、py(UV-VisDRS),voltammetry,andelectrochemicaIACimpedancespectroscopy(EIS)techniques.TheexistenceofFeVO4wasindicatedbyitscharacteristicX—raydifractometrypatterns,whilenosignificantredshiftsintheph0tOabsOrptiOnedgeweredetectedinUV-VisdiffusereflectancespectrOscOpyspectra.With

7、V—modifiedandbareFe2O3servingasaphotoanode,photoelectrochemicalmeasurementswerecarriedoutforwatersplittingjn1mel·LNaOH(pH13.6).Theenhancementofa-Fe203photoelectrochemicalactivitiesthroughV-modificationwasindicatedbysignificantlyincreasedphotocurrentsanddecreasedphotocharge

8、-recombinationprobability.BymeasuringelectrochemicaIACimpedancespectrOscOpyspectra,pseudo

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