Promoting Charge Separation and Injection by Optimizing the Interfaces of GaN:ZnO Photoanode for Efficient Solar Water Oxidation

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作者
Zhiliang Wang,Xu Zong,Yuying Gao,Jingfeng Han,Zhiqiang Xu,Zheng Li,Chunmei Ding,Shengyang Wang,Can Li
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (36): 30696-30702 被引量:35
标识
DOI:10.1021/acsami.7b09021
摘要

Photoelectrochemical water splitting provides an attractive way to store solar energy in molecular hydrogen as a kind of sustainable fuel. To achieve high solar conversion efficiency, the most stringent criteria are effective charge separation and injection in electrodes. Herein, efficient photoelectrochemical water oxidation is realized by optimizing charge separation and surface charge transfer of GaN:ZnO photoanode. The charge separation can be greatly improved through modified moisture-assisted nitridation and HCl acid treatment, by which the interfaces in GaN:ZnO solid solution particles are optimized and recombination centers existing at the interfaces are depressed in GaN:ZnO photoanode. Moreover, a multimetal phosphide of NiCoFeP was employed as water oxidation cocatalyst to improve the charge injection at the photoanode/electrolyte interface. Consequently, it significantly decreases the overpotential and brings the photocurrent to a benchmark of 3.9 mA cm-2 at 1.23 V vs RHE and a solar conversion efficiency over 1% was obtained.
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