冯晨晨,张亚军,毕迎普.α-Fe2 O3光阳极光电化学分解水的研究进展与挑战[J].分子催化编辑部,2020,34(3):227-241
α-Fe2 O3光阳极光电化学分解水的研究进展与挑战
Research Progress and Challenges of α-Fe2 O3 Photoanode for Photoelectrochemical Water Splitting
投稿时间:2020-05-11  修订日期:2020-05-20
DOI:
中文关键词:  光电化学  赤铁矿  水分解  光阳极
英文关键词:photoelectrochemical  hematite  water splitting  photoanode
基金项目:国家自然科学基金(21703266)
作者单位E-mail
冯晨晨 中国科学院兰州化学物理研究所 羰基合成与选择氧化国家重点实验室 精细石油化工中间体国家工程研究中心, 甘肃 兰州 730000
中国科学院大学, 北京 100049 
 
张亚军 中国科学院兰州化学物理研究所 羰基合成与选择氧化国家重点实验室 精细石油化工中间体国家工程研究中心, 甘肃 兰州 730000  
毕迎普 中国科学院兰州化学物理研究所 羰基合成与选择氧化国家重点实验室 精细石油化工中间体国家工程研究中心, 甘肃 兰州 730000 yingpubi@licp.cas.cn 
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中文摘要:
      近年来,光电化学分解水制氢(PEC)技术为未来的能源需求提供了一个清洁、可再生的途径.赤铁矿(α-Fe2O3)因其带隙小(~2.1 eV)、无毒、存储量大以及光电化学稳定等优点而受到广泛关注.然而,导电性差、空穴扩散长度短(2~4 nm)、表面水氧化动力学缓慢、激发态寿命短(< 10×10-12 sec)等缺点,极大地限制了Fe2O3光阳极的光转换效率.我们回顾了赤铁矿光阳极用于PEC水氧化的研究进展,主要集中在促进Fe2O3光阳极表面的水氧化反应,体相的电荷分离和迁移以及提高光吸收能力.最后,对Fe2O3光阳极面临的挑战和未来的发展进行了展望.
英文摘要:
      In recent years, photoelectrochemical (PEC) water splitting to produce hydrogen provides a clean and renewable pathway for future energy demands. hematite (α-Fe2O3) is a promising photoanode material owing to its narrow band gap (~2.1 eV), non-toxicity, natural abundance, and photo-stability. However, some drawbacks greatly limited the photoconversion effciencies of Fe2O3-based photoanodes, such as poor electrical conductivity, short hole diffusion length (2~4 nm), sluggish surface oxygen evolution kinetics, and short excited-state lifetime (< 10×10-12 sec). Here, we review the recent progressof hematite photoanodes for PEC water oxidation, focused on enhancing surface water oxidation reaction, accelerating charge separation and transport in bulk, improving light absorption. Finally, perspectives on the key challenges and future development of hematite photoelectrodes for PEC water splitting are given.
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