view in publisher's site

Extending lifetime of photoinduced charge carriers in CuO photocathode by Zn doping for photoelectrochemical water reduction

Highlights•Zn doped CuO photocathodes were prepared by a facile spin coating method with compact and uniform surface.•A photocurrent of −17.70 ​μA/cm2 is observed for Zn doped CuO with the optimized doping amount of 0.3%.•Zinc doping improves the charge separation efficiency and enhances the kinetics of the hydrogen evolution reaction.AbstractCuO is a potential photocathode material with p-type conductivity and suitable bandgap of 1.8 ​eV. However, its energy conversion efficiency is low, which is suffered from the slow intrinsic charge transport properties. Herein, a Zn doping strategy has been proposed used to solve the above problems. For the Zn doped CuO photocathode, an increased photocurrent of −17.70 ​μA/cm2 is observed with the optimized doping amount of 0.3%. The capacitance measurements show that Zn dopant may serves as charge trapped states, which promotes more electrons accumulated on the surface of photocathode. Most importantly, the lifetime of the photoinduced charge carriers is extended, which provides more possibilities for the carriers to participate the following catalytic reaction. Density functional theory (DFT) calculations further reveal that Zn doping induced change of electronic structure, including density of state (DOS), as well as more thermos-neutral free energy of H∗ adsorption, which implies the high catalytic activity toward water reduction.Graphical abstractDownload : Download high-res image (403KB)Download : Download full-size image

افزایش طول عمر حامل‌های بار فتوالکتروشیمیایی در فوتوکاتد CuO با دوپینگ Zn برای کاهش آب فتوالکتروشیمیایی

کاره‌ای برجسته: فوتوکاتدهای CuO آلاییده با Zn با یک روش پوشش دهی چرخشی ساده با سطح یکنواخت و فشرده تهیه شدند. جریان نوری برای CuO آلاییده Zn با مقدار آلاییدگی بهینه ۳ / ۰ % مشاهده می‌شود. دوپینگ روی بازدهی جداسازی بار را بهبود می‌بخشد و سینتیک واکنش تکامل هیدروژن را افزایش می‌دهد. با این حال، بازده تبدیل انرژی آن پایین است، که از خواص انتقال بار ذاتی کند رنج می‌برد. در اینجا، یک استراتژی دوپینگ Zn پیشنهاد شده‌است که برای حل مشکلات بالا استفاده می‌شود. برای فوتوکاتد CuO آلاییده با Zn، افزایش جریان نوری μA / cm۲ ۷۰ / ۱۷ - با مقدار آلاییدگی بهینه ۳ / ۰ % مشاهده می‌شود. اندازه‌گیری‌های ظرفیت خازنی نشان می‌دهند که آلایش Zn ممکن است به عنوان حالت‌های به‌دام‌افتاده بار عمل کند، که الکترون‌های بیشتری را که بر روی سطح فتوکاتد تجمع یافته‌اند، افزایش می‌دهد. از همه مهم‌تر، طول عمر حامل‌های بار القا شده توسط نور توسعه می‌یابد، که امکانات بیشتری را برای حامل‌ها فراهم می‌کند تا در واکنش کاتالیزوری زیر شرکت کنند. محاسبات نظریه تابعی چگالی (DFT)بعدا نشان می‌دهد که دوپینگ Zn باعث تغییر ساختار الکترونیکی، از جمله چگالی حالت (DOS)، و همچنین انرژی آزاد ترمو - خنثی جذب H می‌شود، که دلالت بر فعالیت کاتالیستی بالا به سمت کاهش آب دارد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • ترجمه مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • ترجمه مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • مقاله Inorganic Chemistry
  • ترجمه مقاله Inorganic Chemistry
  • مقاله شیمی آلی
  • ترجمه مقاله شیمی آلی
  • مقاله Materials Chemistry
  • ترجمه مقاله Materials Chemistry
  • مقاله شیمی مواد
  • ترجمه مقاله شیمی مواد
  • مقاله Condensed Matter Physics
  • ترجمه مقاله Condensed Matter Physics
  • مقاله فیزیک ماده چگال
  • ترجمه مقاله فیزیک ماده چگال
  • مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • ترجمه مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • ترجمه مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • مقاله Ceramics and Composites
  • ترجمه مقاله Ceramics and Composites
  • مقاله سرامیک و کامپوزیت ها
  • ترجمه مقاله سرامیک و کامپوزیت ها
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.