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Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research 7/2019

01.07.2019 | Research Paper

Promoting photocarrier separation for photoelectrochemical water splitting in α-Fe2O3@C

verfasst von: Jiajia Cai, Hao Chen, Shilei Ding, Qian Xie

Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research | Ausgabe 7/2019

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Abstract

Core-shell-nanostructured hematite@graphite (α-Fe2O3@C) for photoelectrochemical (PEC) water splitting was innovatively prepared from graphite-encapsulated iron (Fe@C) nanoparticles by the arc-discharge method. The graphite was successfully controlled from dozens to few layers, and Fe was transformed into α-Fe2O3 with particle size of 20–30 nm during the thermal oxidation. α-Fe2O3@C was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and Raman spectroscopy techniques. The photocurrent density of α-Fe2O3@C reached a maximum of 20 μA/cm2 at 1.23 VRHE when there were 2–3 layers of graphite and the film thickness was 200 nm. Herein, graphite was proven to play the key role in coupling between light blocking and enhanced photocarrier separation rather than changing the density of the oxygen vacancies. The addition of graphite layers enhanced the photocurrent density by 20 times compared with that of the bare α-Fe2O3 particle film derived from the hydrothermal method, which was further demonstrated by electrochemical impedance spectra (EIS).

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Zurück zum Zitat Legodi MA (2008) Raman spectroscopy applied to iron oxide pigments from waste materials and earthenware archaeological objects. Diss. University of Pretoria Legodi MA (2008) Raman spectroscopy applied to iron oxide pigments from waste materials and earthenware archaeological objects. Diss. University of Pretoria
Zurück zum Zitat Sun S, Larry D (2008) Introduction to organic electronic and optoelectronic materials and devices, illustrated. Taylor & Francis Sun S, Larry D (2008) Introduction to organic electronic and optoelectronic materials and devices, illustrated. Taylor & Francis
Zurück zum Zitat Tavakkoli M, Kallio T, Reynaud O, Nasibulin AG, Johans C, Sainio J, Jiang H, Kauppinen EI, Laasonen K (2015) Single-shell carbon-encapsulated iron nanoparticles: synthesis and high electrocatalytic activity for hydrogen evolution reaction. Angew Chem-Int Edit 54:4535–4538. https://doi.org/10.1002/anie.201411450 CrossRef Tavakkoli M, Kallio T, Reynaud O, Nasibulin AG, Johans C, Sainio J, Jiang H, Kauppinen EI, Laasonen K (2015) Single-shell carbon-encapsulated iron nanoparticles: synthesis and high electrocatalytic activity for hydrogen evolution reaction. Angew Chem-Int Edit 54:4535–4538. https://​doi.​org/​10.​1002/​anie.​201411450 CrossRef
Metadaten
Titel
Promoting photocarrier separation for photoelectrochemical water splitting in α-Fe2O3@C
verfasst von
Jiajia Cai
Hao Chen
Shilei Ding
Qian Xie
Publikationsdatum
01.07.2019
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Nanoparticle Research / Ausgabe 7/2019
Print ISSN: 1388-0764
Elektronische ISSN: 1572-896X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11051-019-4592-4

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