Long-term durability of metastable β-Fe2O3 photoanodes in highly corrosive seawater

海水 耐久性 氧化物 亚稳态 材料科学 腐蚀 金属 化学工程 分解水 氧气 氢 化学 冶金 催化作用 复合材料 工程类 有机化学 地质学 海洋学 光催化 生物化学
作者
Changhao Liu,Ningsi Zhang,Yang Li,Rongli Fan,Wenjing Wang,Jianyong Feng,Chen Liu,Jiaou Wang,Weichang Hao,Zhaosheng Li,Zhigang Zou
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1): 4266-4266 被引量:71
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40010-9
摘要

Durability is one prerequisite for material application. Photoelectrochemical decomposition of seawater is a promising approach to produce clean hydrogen by using solar energy, but it always faces the problem of serious Cl- corrosion. We find that the main deactivation mechanism of the photoanode is oxide surface reconstruction accompanied by the coordination of Cl- during seawater splitting, and the stability of the photoanode can be effectively improved by enhancing the metal-oxygen interaction. Taking the metastable β-Fe2O3 photoanode as an example, Sn added to the lattice can enhance the M-O bonding energy and hinder the transfer of protons to lattice oxygen, thereby inhibiting excessive surface hydration and Cl- coordination. Therefore, the bare Sn/β-Fe2O3 photoanode delivers a record durability for photoelectrochemical seawater splitting over 3000 h.
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