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墨爾本理工JMCA: “善其事必先利其器”，SILAR沉積用于光電化學(xué)水分解的BiVO4光陽極

納米材料的濕化學(xué)合成，特別是形態(tài)、結(jié)構(gòu)和成分可控的薄膜涂層，由于其固有的簡單性和低成本，在工業(yè)應(yīng)用中非常有前景，前提是合成的納米材料的性能可以與基于真空的納米材料的性能相匹配。

近日，皇家墨爾本理工大學(xué)Enrico Della Gaspera和Jiawen Ren等通過SILAR(連續(xù)離子層吸附和反應(yīng))的簡單且可擴(kuò)展的方法制造釩酸鉍(BiVO₄)薄膜，其具有優(yōu)異的光電化學(xué)水分解性能。

研究人員證明了通過SILAR方法制備的BiVO₄逐層生長受前體溶液濃度、沉積循環(huán)次數(shù)和退火溫度的影響。對合成大參數(shù)的分析為沉積高度結(jié)晶的具有可調(diào)光吸收特性的BiVO₄所需的條件提供了指導(dǎo)基礎(chǔ)。

最后，研究了這些薄膜作為光陽極用于光電化學(xué)水分解中析氧反應(yīng)的性能，證明了合成參數(shù)(前體濃度、浸入循環(huán)次數(shù)、退火溫度)在影響水分解性能方面的相互作用。

通過系統(tǒng)的評估，確定了太陽能水分解的最佳條件(25 mM-40 mM的前體濃度；50-100次 SILAR循環(huán)；500 °C退火溫度)。在AM 1.5 G輻照下，優(yōu)化后的樣品在沒有空穴清除劑的條件下達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的~4 mA cm^-2光電流密度。

這些結(jié)果表明SILAR制造方法能夠用于沉積用于太陽能燃料生產(chǎn)的高效光敏材料，并為進(jìn)一步提高其性能的進(jìn)一步研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，此類研究應(yīng)側(cè)重于摻雜和非化學(xué)計(jì)量成分的影響，以及實(shí)現(xiàn)對光電極納米結(jié)構(gòu)的控制。

SILAR deposition of bismuth vanadate photoanodes for photoelectrochemical water splitting. Journal of Materials Chemistry A, 2021. DOI: 10.1039/d1ta07710d

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