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李嚴(yán)波教授團(tuán)隊(duì)Nature Communications最新研究成果

 更新時(shí)間:2022-03-03 點(diǎn)擊量:1509

電子科技大學(xué)李嚴(yán)波教授團(tuán)隊(duì)在Nature Communications(自然-通訊)期刊上發(fā)表了最新研究成果“Interface engineering of Ta3N5 thin film photoanode for highly efficient photoelectrochemical water splitting"。


團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)氮化鉭(Ta3N5)薄膜進(jìn)行界面修飾,并將這種高效的界面修飾方法與NiCoFe-Bi產(chǎn)氧助催化劑相結(jié)合,In:GaN/Ta3N5/Mg:GaN薄膜光陽(yáng)極光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了3.46%,最高光電轉(zhuǎn)化效率。其中我公司代理的XES-40S3-TT光催化專用AA*太陽(yáng)光模擬器在研究過(guò)程中提供了有效的幫助。


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主要內(nèi)容

先進(jìn)的界面修飾工程不僅可以提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率,還可以提高器件的穩(wěn)定性。文中對(duì)Ta3N5薄膜光陽(yáng)極的Ta3N5/電解液界面和Ta3N5/背電極界面同時(shí)進(jìn)行界面修飾,大幅提高光電轉(zhuǎn)換效率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定光電催化。本文使用“一步高溫氮化法",將電子束蒸發(fā)和原子層沉積兩種方法相結(jié)合,制備了“三明治結(jié)構(gòu)"的薄膜光陽(yáng)極In:GaN/Ta3N5/Mg:GaN。


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 In:GaN/TTa3N5/Mg:GaN薄膜光陽(yáng)極的制備流程示意圖


本文通過(guò)PL測(cè)試表明,Mg:GaN和In:GaN層可以起到表面鈍化作用,降低Ta3N5薄膜中的缺陷濃度。本文通過(guò)電化學(xué)測(cè)試表明,這種界面修飾方法減少了由于表面態(tài)缺陷引起的費(fèi)米能級(jí)釘扎作用,降低了光陽(yáng)極器件的起始電位。最后將這種高效的界面修飾方法與NiCoFe-Bi產(chǎn)氧助催化劑相結(jié)合,In:GaN/Ta3N5/Mg:GaN薄膜光陽(yáng)極光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了3.46%,最高光電轉(zhuǎn)化效率!


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In:GaN和Mg:GaN層在In:GaN/Ta3N5/Mg:GaN薄膜中的作用


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文中提到使用太陽(yáng)光模擬器(SAN-EI ELECTRIC,XES-40S3-TT)模擬陽(yáng)光,強(qiáng)度校準(zhǔn)為 100 mW cm-2 (AM1.5 G) ,既用于樣品長(zhǎng)時(shí)間沉積,又用于PEC測(cè)試。


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XES-40S3-TT光催化專用AA*太陽(yáng)光模擬器

技術(shù)參數(shù):

氙燈功率:150W

有效照射面積:40mm*40mm

光譜不匹配性:<±25%   AM1.5G  *

光強(qiáng)不穩(wěn)定性:<1%   *

光強(qiáng)不均勻性:<2%   *

氙燈壽命:2000小時(shí)

快門控制器:Twin time全自動(dòng)控制



文獻(xiàn)信息:Interface engineering of Ta3N5 thin film photoanode for highly efficient photoelectrochemical water splitting

Jie Fu, Zeyu Fan, Mamiko Nakabayashi, Huanxin Ju, Nadiia Pastukhova1, Yequan Xiao, Chao Feng, Naoya Shibata, Kazunari Domen & Yanbo Li



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