Boosting Photoelectrochemical Water Oxidation of Hematite in Acidic Electrolytes by Surface State Modification
Tang, PengYi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Han, Li-Juan (Institut Català d'Investigació Química)
Hegner, Franziska Simone (Institut Català d'Investigació Química)
Paciok, Paul (Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (Jülich, Alemanya))
Biset-Peiró, Martí (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Du, Hong-Chu (Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (Jülich, Alemanya))
Wei, Xiankui (Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (Jülich, Alemanya))
Jin, Lei (Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (Jülich, Alemanya))
Xie, Haibing (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Shi, Qin (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Andreu, Teresa (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Lira-Cantu, Monica (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Heggen, Marc (Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (Jülich, Alemanya))
Dunin-Borkowski, Rafal E. (Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (Jülich, Alemanya))
López, Núria (Institut Català d'Investigació Química)
Galán-Mascarós, José Ramón (Institut Català d'Investigació Química)
Morante, Joan Ramon (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Data:	2019
Resum:	State-of-the-art water-oxidation catalysts (WOCs) in acidic electrolytes usually contain expensive noble metals such as ruthenium and iridium. However, they too expensive to be implemented broadly in semiconductor photoanodes for photoelectrochemical (PEC) water splitting devices. Here, an Earth-abundant CoFe Prussian blue analogue (CoFe-PBA) is incorporated with core-shell FeO/FeTiO type II heterojunction nanowires as composite photoanodes for PEC water splitting. Those deliver a high photocurrent of 1. 25 mA cm at 1. 23 V versus reversible reference electrode in acidic electrolytes (pH = 1). The enhancement arises from the synergic behavior between the successive decoration of the hematite surface with nanolayers of FeTiO and then, CoFe-PBA. The underlying physical mechanism of performance enhancement through formation of the FeO/FeTiO/CoFe-PBA heterostructure reveals that the surface states' electronic levels of hematite are modified such that an interfacial charge transfer becomes kinetically favorable. These findings open new pathways for the future design of cheap and efficient hematite-based photoanodes in acidic electrolytes.
Ajuts:	Ministerio de Economía y Competitividad CTQ2015-71287-R Ministerio de Economía y Competitividad ENE2017-85087-C3 Ministerio de Economía y Competitividad CTQ2015-68770-R Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-90 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-327 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-329 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-1246 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2017-0706 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2013-0295
Drets:	Tots els drets reservats.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió sotmesa a revisió
Matèria:	Acidic electrolyte ; Hematite ; Photoelectrochemical water splitting ; Surface states
Publicat a:	Advanced Energy Materials, Vol. 9, Issue 34 (September 2019) , art. 1901836, ISSN 1614-6840

DOI: 10.1002/aenm.201901836

Preprint 28 p, 1.5 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats