在局部还原气氛中向赤铁矿引入氧空位以实现太阳能水氧化

摘要： 通过锡掺杂和氧空位引入来改善α-Fe2O3光阳极导电性差和空穴扩散长度不足的问题已成为通用策略。传统锡掺杂是通过高温下锡元素从FTO（氟掺杂氧化锡）基底纵向迁移至α-Fe2O3实现的。为在引入锡的同时向赤铁矿中掺入氧空位以进一步提升其导电性，我们在锡掺杂过程中通过石墨部分氧化构建了局部还原气氛。经石墨上770°C退火20分钟制得的Fe2O3光阳极（G-Fe2O3），其施主密度达到SiO2粉末上退火样品（S-Fe2O3）的约1.7倍，表明氧空位引入后赤铁矿导电性得到改善。此外，氧空位能显著降低锡掺杂赤铁矿的电荷转移电阻，使G-Fe2O3光电流密度较S-Fe2O3提升约70%。但当赤铁矿中锡掺杂量增加时，氧空位对光电流密度的提升效果逐渐减弱。本文报道的氧空位构建策略可推广至其他光阳极体系，以深入理解氧空位对PEC性能的影响。