α- Fe2O3由于其具有优良的光电化学稳定性,无毒害,地球储量大,以及合适的能带宽度(Eg~2.1 eV)等优点,被认为是最有潜力的光电催化分解水的材料之一。然而由于其空穴传输距离短(约2-4 nm),导电性差,光生载流子复合速度极快等原因,α- Fe2O3的光电催化分解水的效率受到了极大限制。在此,我们报道一种新颖并且高效的离子注入Au元素并且退火的方法显著提高α-Fe2O3光电化学分解水的效率。根据一系列的表征和分析,我们发现Fe2+和紧密接触的金颗粒在金注入的α- Fe2O3样品中产生。因此,金注入的α- Fe2O3样品的载流子分离效率和注入效率得到显著提高。该样品光电流密度在1.5 V vs. RHE偏压下可以达到1.16 mA cm-2,相对原始样品光电流密度提升接近300倍(4 μA cm-2)。此外,金注入的α-Fe2O3样品在八个小时的光电催化分解水的测试中没有出现光电流衰减的现象,表现出了良好的稳定性。
文献链接:D. He, X. Y. Song, Z. J. Ke, X. H. Xiao*, C. Z. Jiang, Construct Fe2+ species and Au particles for significantly enhanced α-Fe2O3 photoelectrochemical performance by ion implantation, SCIENCE CHINA Materials (DOI: 10.1007/s40843-017-9155-9);