研究目的
通过引入Ni-B表面催化剂来提高GaAs光阳极在水性介质中的稳定性及光电化学性能，从而解决其在太阳能驱动燃料合成过程中的不稳定性问题。
研究成果
在GaAs光阴极上原位沉积Ni - B催化剂可显著提高其稳定性和光电流，优化后的结构在22小时内实现了20 mA/cm2的光电流且无衰减。该方法解决了光腐蚀问题，显示出在大规模太阳能燃料合成应用中的潜力，不过仍需进一步努力以减少空隙并提高效率。
研究不足
氧气的法拉第效率仅为36%，这表明由于Ni-B/Ga(As)Ox层存在空隙导致水氧化不完全。该策略可能需要进一步优化以实现更高效率，且较厚层可能受限于光吸收和电荷复合问题。
1：实验设计与方法选择：
研究采用原位光辅助电沉积法在p/n结GaAs上制备Ni-B/Ga(As)Ox/GaAs结构，优化了表面形貌、pH值和沉积时间等参数。
2：样品选择与数据来源：
GaAs光阴极通过分子束外延法在n型GaAs衬底上生长，通过刻蚀或抛光等表面处理改变粗糙度。
3：实验设备与材料清单：
设备包括Veeco Gen 930分子束外延系统、Jeol JSM-7401F扫描电镜、Thermo Scientific K-alpha X射线光电子能谱仪、Veeco Nanoscope原子力显微镜、Jordan Valley Bede D1 X射线衍射仪、Newport 150 W氙灯、Ivium电化学工作站、Varian 430-GC气相色谱仪。材料包括GaAs衬底、镍、金锗合金、环氧树脂、硼酸钾、硝酸镍、氢氧化钾、盐酸、磷酸、过氧化氢。
4：实验步骤与操作流程：
GaAs生长、表面预处理、欧姆接触形成、在AM 1.5G光照下以0.5 V（vs Ag/AgCl）进行Ni-B电沉积、在三电极池（铂对电极和Ag/AgCl参比电极，0.1 M KOH溶液）中进行光电化学测量、气体析出分析。
5：5G光照下以5 V（vs Ag/AgCl）进行Ni-B电沉积、在三电极池（铂对电极和Ag/AgCl参比电极，1 M KOH溶液）中进行光电化学测量、气体析出分析。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：光电流与暗电流测量、电化学阻抗谱（EIS）用于电荷转移电阻分析、XPS和SEM用于材料表征、气相色谱用于通过提供公式计算法拉第效率。
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-
Molecular Beam Epitaxy System
Veeco Gen 930
Veeco
Used for growing GaAs photoanodes by epitaxial growth.
-
Scanning Electron Microscope
Jeol JSM-7401F
Jeol
Used for obtaining SEM images and EDS analysis.
-
X-ray Photoelectron Spectrometer
Thermo Scientific K-alpha
Thermo Scientific
Used for high-resolution XPS measurements.
-
Atomic Force Microscope
Veeco Nanoscope
Veeco
Used for AFM images of surface morphology.
-
X-ray Diffractometer
Jordan Valley Bede D1
Jordan Valley
Used for XRD patterns.
-
Xenon Lamp
150 W
Newport
Used as light source for illumination in PEC measurements.
-
Potentiostat
Not specified
Ivium technology
Used for applying bias and recording currents in electrochemical measurements.
-
Gas Chromatograph
Varian 430-GC
Varian
Used for analysis of gas evolved from electrodes.
-
Optical Meter
1918-R
Newport
Used for calibrating light intensity.
-
登录查看剩余7件设备及参数对照表
查看全部
