研究目的
开发一种由Bi2O3/Al2Bi24O39/Al2Bi48O75纳米线三元异质结构组成的无铜光阴极，用于高效光电化学水分解制氢。
研究成果
该研究成功开发出一种无铜光电极，其由Bi2O3/Al2Bi24O39/Al2Bi48O75纳米线构成的三元异质结构，在0 VRHE电位下实现了-4.85 mA cm?2的高光电流密度，稳定运行2小时，并具有93%的产氢法拉第效率。这证明了Bi-Al氧化物作为光电化学水分解高效材料的潜力，为铜基光电极提供了有前景的替代方案。
研究不足
该研究仅限于特定的Bi:Al比例和退火条件；尚未充分探究超过2小时的扩展性和长期稳定性。使用模拟阳光可能无法完全复现真实的太阳光照条件。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用喷雾热解法制备异质结构纳米线阵列光电极，旨在避免铜基失活并优化Bi:Al比例以提升性能。理论模型包括带隙分析和电荷转移机制研究。
2：样品选择与数据来源：
光电极制备于掺氟氧化锡(FTO)镀膜玻璃基底，使用Al(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O的冰醋酸前驱体溶液，Bi:Al摩尔比设置为14:
3：
4：
1三组。
5：实验设备与材料清单：
设备包含用于喷涂沉积的气雾喷枪、退火用马弗炉、X射线衍射仪(Rigaku Smartlab)、场发射扫描电镜(Supra 35-VP)、高分辨透射电镜(FEI TECNAI G20 F20)、紫外可见分光光度计(Cary 5 G)、X射线荧光光谱仪(Phillips PW 1480)、电化学工作站(AUTOLAB PGSTAT 128 N)、氙灯光源及氢氧探头(Unisense H2–500和OX-500)。材料包括FTO玻璃、Al(NO3)3·9H2O、Bi(NO3)3·5H2O、冰醋酸、Na2SO4电解液等化学品。
6：0)、紫外可见分光光度计(Cary 5 G)、X射线荧光光谱仪(Phillips PW 1480)、电化学工作站(AUTOLAB PGSTAT 128 N)、氙灯光源及氢氧探头(Unisense H2–500和OX-500)。材料包括FTO玻璃、Al(NO3)3·9H2O、Bi(NO3)3·5H2O、冰醋酸、Na2SO4电解液等化学品。 实验流程与操作规范：
4. 实验流程与操作规范：将溶液在130°C下喷涂至FTO基底，500°C退火2小时。表征手段涵盖XRD、SEM、TEM、UV-Vis、XRF分析。光电化学测试采用三电极体系（Ag/AgCl参比电极、Pt对电极），在0.5 M Na2SO4电解液中经氙灯照射进行，同步开展IPCE、EIS和法拉第效率测量。
7：5 M Na2SO4电解液中经氙灯照射进行，同步开展IPCE、EIS和法拉第效率测量。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：使用NOVA 1.11软件进行EIS拟合分析，通过Tauc图确定带隙，J-V曲线获取光电流密度，氢氧产量测定计算法拉第效率。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
X-ray diffractometer
Smartlab
Rigaku
Structural analysis of photoelectrodes by XRD measurements
-
Field emission scanning electron microscope
Supra 35-VP
Carl Zeiss
Morphology evaluation of films
-
High-resolution transmission electron microscope
TECNAI G20 F20
FEI
Collection of HRTEM images
-
Potentiostat
PGSTAT 128 N
AUTOLAB
Monitoring photoelectrochemical performance, conducting EIS measurements
-
UV/Vis spectrophotometer
Cary 5 G
Diffuse reflectance measurements for electronic structure assessment
-
XRF spectrometer
PW 1480
Phillips
Analysis of Bi and Al contents in films
-
Xenon lamp
Xenolux 300
Providing simulated solar spectrum for illumination
-
Power meter
1919-R
Newport
Determining photon flux
-
Hydrogen probe
H2–500
Unisense
Amperometric H2 measurements for faradaic efficiency
-
Oxygen probe
OX-500
Unisense
O2 measurements for faradaic efficiency
-
Multimeter
Microsensor Multimeter (4-CH)
Unisense
Controlling hydrogen and oxygen probes
-
Airbrush
Spray deposition of solutions onto substrates
-
登录查看剩余10件设备及参数对照表
查看全部
