Фотоэлектрокаталитическая активность тонкопленочных фотоанодов WO3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Тонкие пленки из оксида вольфрама были получены путем катодного электроосаждения из электролита на основе вольфрамата натрия при потенциале −0.45 В отн. Ag/AgCl электрода сравнения. Пленка фотоанода WO3 состоит из моноклинной модификации (epsilon-WO3) с размером кристаллитов 10–12 нм. Изучена электрокаталитическая активность WO3 фотоанода в реакциях фотоэлектрохимического окисления одно- двух- и трехатомных спиртов. Показано, что фотоэлектрокаталитическая активность фотоанодов из WO3 объясняется увеличением скорости фотоэлектроокисления симбатной с количеством адсорбционных мест спирта.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. В. Емец

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ)

Author for correspondence.
Email: victoremets@mail.ru
Russian Federation, Москва

В. А. Гринберг

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ)

Email: victoremets@mail.ru
Russian Federation, Москва

А. А. Аверин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ)

Email: victoremets@mail.ru
Russian Federation, Москва

А. А. Ширяев

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ)

Email: victoremets@mail.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Valentin C. Di, Pacchioni G. // Acc. Chem. Res. 2014. V. 47. № 11. P. 3233–3241.
  2. Mi Q., Zhanaidarova A., Brunschwig B.S. et al. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. P. 5694–5700.
  3. Huang Z.F., Song J., Pan L. et al. // Adv. Mater. 2015. V. 27. P. 5309–5327.
  4. Solarska R., Alexander B.D., Braun A. et al. // Electrochimica Acta. 2010. V. 55. P. 7780–7787.
  5. Ng C., Ye C.H., Ng Y.H., Amal R. // Crystal Growth & Design. 2010. V. 10. P. 3794–3801.
  6. Amano F., Li D., Ohtani B. // Chem. Comm. 2010. V. 46. P. 2769–771.
  7. Yang B., Li H.J., Blackford M. et al. // Curr. Appl. Phys. 2006. V. 6. P. 436–439.
  8. Sun Y., Murphy C.J., Reyes-Gil K.R. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. P. 8476–8484.
  9. Cole B., Marsen B., Miller E. et al. // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. P. 5213–5220.
  10. Wang H., Quan X., Zhang Y., Chen S. // Nanotechnol. 2008. V. 19. P. 065704.
  11. Fulop G.F., Taylor R.M. // Annu Rev. Mater. Sci. 1985. V. 15. P. 197–210.
  12. Kwong W.L., Savvides N., Sorrell C.C. // Electrochimica Acta. 2012. V. 75. P. 371–380.
  13. Baeck S.H., Jaramillo T., Stucky G.D., McFarland E.W. // Nano Lett. 2002. V. 2. P. 831–834.
  14. Soliman H.M.A., Kashyout A.B., El Nouby M.S. et al. // J. Mater. Sci-Mater. Electron. 2010. V. 21. P. 1313–1321.
  15. Deepa M., Srivastava A.K., Agnihotry S.A. // Acta Mater. 2006. V. 54. P. 4583–4595.
  16. Deepa M., Srivastava A.K., Saxena T.K., Agnihotry S.A. // Appl. Surface Sci. 2005. V. 252. P. 1568–1580.
  17. Wentworth W.E., Chen P.J. // Solar Energy. 1994. P. 52253–52263.
  18. Martinez-de la Cruz A., Martinez D.S., Cuellar E.L. // Solid State Sci. 2010. V. 12. P. 88–94.
  19. Kwong W.L., Qiu H., Nakaruk A. et al. // Energy Procedia. 2013. V. 34. P. 617–626.
  20. Sayama K., Hayashi H., Arai T. et al. // Appl. Catal. B-Environ. 2010. V. 94. P. 150–157.
  21. Liu Y., Ohko Y., Zhang R.Y. et al. // J. Hazard. Mater. 2010. V. 184. P. 386–391.
  22. Kim J., Lee C.W., Choi W. // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. P. 6849–6854.
  23. Sun S., Wang W., Zeng S. et al. // J. Hazard. Mater. 2010. V. 178. P. 427–433.
  24. Jansson I., Yoshiri K., Hori H. et al. // Appl. Catal. A-Gen. 2016. V. 521. P. 208–219.
  25. Ghoreishi K.B., Asim N., Ramli Z.A. et al. // J. Porous Mater. 2016. V. 23 P. 629–637.
  26. Sudrajat H., Babel S. // Sol. Energ. Mat. Sol. C. 2016. V. 149. P. 294–303.
  27. Dozzi M.V., Marzorati S., Longhi M. et al. // Appl. Catal. B-Environ. 2016. V. 186. P. 157–165.
  28. Alexander B.D., Kulesza P.J., Rutkowska I. et al. // J. Mater. Chem. 2008. V. 18. P. 2298–2303.
  29. Solarska R., Jurczakowski R., Augustynski J. // Nanoscale. 2012. V. 4. P. 1553–1556.
  30. Sarnowska M., Bienkowski K., Barczuk P.J. et al. // Adv. Energy Mater. 2016. P. 1600526.
  31. Feng X., Chen Y., Qin Z. et al. // Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. P. 18089–18096.
  32. Fabrega C., Murcia-Lopez S., Monllor-Satoca D. et al. // Appl. Catal. B-Environ. 2016. V. 189. P. 133–140.
  33. Hu C., Kelm D., Schreiner M. et al. // Chem. Sus. Chem. 2015. V. 8. P. 4005–4015.
  34. Yang J., Liao W., Liu Y. et al. // Electrochimica Acta. 2014. V. 144. P. 7–15.
  35. Tsarenko A., Gorshenkov M., Yatsenko A. et al. // ChemEngineering. 2022. V. 6. P. 31.
  36. Raptisa D., Dracopoulos V., Lianosa P. // Journal of Hazardous Materials. 2017. V. 333. P. 259–264.
  37. Yu J., González-Cobos J., Dappozze F. et al. // Applied Catalysis B: Environmental. 2022. V. 318. P. 121843.
  38. McCrory C.C.L., Jung S. et al. // J. AM. Chem. Soc. 2015. V. 137. P. 4347–4357.
  39. Liu Y., Li J., Li W. et al. // Electrochimica Acta. 2016. V. 210. P. 251–260.
  40. Pauporte T. // J. Electrochem. Soc. 2002. V. 149. P. C539–C545.
  41. Daniel M.F., Desbat B., Lassegues J.C. et al. // J. Solid State Chem. 1987. V. 67. P. 235–247.
  42. Grinberg V.A., Emets V.V., Mayorova N.A. et al. // Russ. J. Electrochem. 2022. V. 58. P. 667–675.
  43. Grinberg V.A., Emets V.V., Mayorova N.A. et al. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 1243.
  44. Grinberg V.A., Emets V.V., Mayorova N.A. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 14046.
  45. Grinberg V.A., Emets V.V., Modestov A.D. et al. // Coatings. 2023. V. 13. P. 1080.
  46. Grinberg V.A., Emets V.V., Modestov A.D. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. P. 1397.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Raman spectrum (a) and X-ray diffractogram (b) of the WO3/FTO film sample.

Download (123KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Absorption spectrum (a) and dependence of (αhν)2 on photon energy hν (b) for WO3(50 min)/FTO film photoanode.

Download (113KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Voltamograms of WO3(25 min)/FTO (a) and WO3(50 min)/FTO (b) film photoanodes obtained under dark conditions and under visible light illumination with a power density of 100 mW cm-2 in aqueous solutions: (1) 0. 5 M Na2SO4; (2) 0.5 M Na2SO4 + 20% CH3OH; (3) 0.5 M Na2SO4 + 20% C2H4(OH)2; and (4) 0.5 M Na2SO4 + 20% C3H5(OH)3. The potential scan rate was 10 mVs-1.

Download (225KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Transients of photocurrents obtained at potential E = 0.6 V rms. Ag/AgCl film photoanode WO3(50 min)/FTO under dark conditions and under visible light illumination with a power density of 100 mW cm-2 in aqueous solutions: (1) 0.5 M Na2SO4; (2) 0.5 M Na2SO4 + 20% CH3OH; (3) 0.5 M Na2SO4 + 20% C2H4(OH)2; and (4) 0.5 M Na2SO4 + 20% C3H5(OH)3.

Download (139KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. IPCE% spectrum of WO3(50 min)/FTO film photoanode at potential E = 0.7 V in aqueous solution of 0.5 M Na2SO4 + 20% C3H5(OH)3.

Download (62KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. IMPS dependences for WO3(50 min)/FTO film photoanode at a potential of 0.7 V in aqueous solutions: (1) 0.5 M Na2SO4; (2) 0.5 M Na2SO4 + 20% C3H5(OH)3. Illumination with 407 nm monochromatic light. The illumination power is 14 mW cm-2.

Download (97KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences