Ultra‐Narrow Depletion Layers in a Hematite Mesocrystal‐Based Photoanode for Boosting Multihole Water Oxidation

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作者
Zhujun Zhang,Hiroki Nagashima,Takashi Tachikawa
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:132 (23): 9132-9139 被引量:6
标识
DOI:10.1002/ange.202001919
摘要

Abstract Significant charge recombination that is difficult to suppress limits the practical applications of hematite (α‐Fe 2 O 3 ) for photoelectrochemical water splitting. In this study, Ti‐modified hematite mesocrystal superstructures assembled from highly oriented tiny nanoparticle (NP) subunits with sizes of ca. 5 nm were developed to achieve the highest photocurrent density (4.3 mA cm −2 at 1.23 V vs. RHE) ever reported for hematite‐based photoanodes under back illumination. Owing to rich interfacial oxygen vacancies yielding an exceedingly high carrier density of 4.1×10 21 cm −3 for super bulk conductivity in the electrode and a large proportion of ultra‐narrow depletion layers (<1 nm) inside the mesoporous film for significantly improved hole collection efficiency, a boosting of multihole water oxidation with very low activation energy ( E a =44 meV) was realized.

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