Construction of inorganic–organic 2D/2D WO3/g-C3N4 nanosheet arrays toward efficient photoelectrochemical splitting of natural seawater

文献情報

出版日 2016-03-11
DOI 10.1039/C6CP00353B
インパクトファクター 3.676
著者

Yuangang Li, Xiaoliang Wei, Xiangyang Yan, Jiangtao Cai, Anning Zhou, Mengru Yang, Kaiqiang Liu


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要旨

Hydrogen production from seawater and solar energy based on photoelectrochemical cells is extremely attractive due to earth-abundance of seawater and solar radiation. Herein, we report the successful fabrication of novel inorganic–organic 2D/2D WO3/g-C3N4 nanosheet arrays (WO3/g-C3N4 NSAs) grown on a FTO substrate via a facile hydrothermal growth and deposition-annealing process, and their application in natural seawater splitting. The results indicate that the WO3/g-C3N4 NSAs exhibit a photocurrent density of 0.73 mA cm−2 at 1.23 V versus RHE under AM 1.5G (100 mW cm−2) illumination, which is 2-fold higher than that of WO3 NSAs. More importantly, the WO3/g-C3N4 NSA photoanode is quite stable during seawater splitting and the photocurrent density does not substantially decrease after continuous illumination for 3600 s. The remarkably enhanced performance originates primarily from the formation of the WO3/g-C3N4 heterojunction between WO3 and g-C3N4 nanosheets, which accelerates charge transfer and separation, and prolongs the lifetime of electrons as demonstrated by EIS and Mott–Schottky analyses. Finally, a possible mechanism for the improved performance was proposed and discussed.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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