实验参数对WO3光阳极在太阳能驱动水分解反应的影响
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引用本文:谢晓宁,秦孟凯,王一丁,陈子扬,吴伟浩,祝向荣,朱路平.实验参数对WO3光阳极在太阳能驱动水分解反应的影响[J].上海第二工业大学(中文版),2025,42(4):389-399
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作者单位
谢晓宁 上海第二工业大学a. 能源与材料学院
 
秦孟凯 上海第二工业大学a. 能源与材料学院
 
王一丁 上海第二工业大学a. 能源与材料学院
 
陈子扬 上海第二工业大学a. 能源与材料学院
 
吴伟浩 上海第二工业大学a. 能源与材料学院
 
祝向荣 上海第二工业大学a. 能源与材料学院
b. 上海先进热功能材料工程技术研究中心, 上海201209 
朱路平 上海第二工业大学a. 能源与材料学院
b. 上海先进热功能材料工程技术研究中心, 上海201209 
基金项目:上海自然科学基金(18ZR1415700), 上海第二工业大学重点学科(材料科学与工程: XXKZD1601) 资助
中文摘要:采用水热法在氟掺杂氧化锡(fluorine-doped tin oxide, FTO) 导电基底上构筑纳米片状WO3 阵列光阳极。探究原料投放量、水热时间、煅烧温度等实验参数对其微观结构及光电化学(photoelectrochemical, PEC) 性能的影响。结果表明, 原料投放量0.8 g、水热时间8 h、煅烧温度450 ℃ 条件下, 制备的WO3 样品具有最优的PEC 性能。在0.58 V 偏压下, 其饱和光电流密度达到1.75 mA/cm2 , 应用偏压光子-电流效率(applied bias photon-to-current efficiency, ABPE) 为12.1%; 在400 nm 波长处, 入射光子-电子转换效率(incident photon-to-current conversion efficiency, IPCE) 达到45%。通过优化工艺参数可有效调控光电极形貌、光吸收能力及光电转化效率, 本研究可为高效WO3 基光电器件的设计与制备提供基础数据与工艺参数。
中文关键词:WO3  水热  实验参数  光电化学水分解
 
Effects of Experimental Parameters on the Solar Energy Driven Water Splitting Reaction of WO3 Photoanode
Abstract:A WO3 nanoflake array photoanode was fabricated on a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate via a hydrothermal method. The effects of synthetic parameters including precursor amount, hydrothermal duration, and calcination temperature on the microstructure and photoelectrochemical (PEC) properties were systematically investigated. The results demonstrate that the sample prepared with a precursor amount of 0.8 g, hydrothermal time of 8 h, and calcination temperature of 450 ℃ exhibits the best PEC performance. Under an applied bias of 0.58 V, it achieves a saturated photocurrent density of 1.75 mA/cm2 and an applied bias photon-to-current efficiency (ABPE) of 12.1%. An incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of 45% is obtained at 400 nm. This study demonstrates that the morphology, light absorption, and photoelectronic conversion efficiency of photoelectrodes can be precisely modulated by optimizing the process parameters, thereby offering fudamental data and key technical guidance for the developments of high-efficiency WO3-based photoelectric devices.
keywords:tungsten trioxide (WO3)  hydrothermal  experimental parameters  photoelectrochemical water splitting
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