Protection of hematite photoelectrodes by ALD-TiO2 capping

Zobrazit minimální záznam

dc.contributor.author Imrich, T
dc.contributor.author Zazpe, Raul
dc.contributor.author Krysova, H
dc.contributor.author Pausova, S
dc.contributor.author Dvořák, Filip
dc.contributor.author Rodriguez Pereira, Jhonatan
dc.contributor.author Michalicka, J
dc.contributor.author Man, O
dc.contributor.author Macák, Jan
dc.contributor.author Neumann-Spallart, M
dc.contributor.author Krysa, J
dc.date.accessioned 2022-06-03T12:10:51Z
dc.date.available 2022-06-03T12:10:51Z
dc.date.issued 2021
dc.identifier.issn 1010-6030
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10195/79043
dc.description.abstract Iron (III) oxide, in the form of hematite (alpha-Fe2O3), is a n-type semiconductor which is photoactive in the visible spectral region. Therefore, use in photoelectrocatalysis and photoassisted water electrolysis may be suggested. For such implementations, stability of contacts with liquid phases is mandatory. Hematite is stable in alkaline media but less stable in acidic media. For the first time the coverage of porous photoactive Sn doped hematite by thin capping layers of TiO2, deposited by Atomic Layer Deposition (ALD) and its impact on photocurrent and chemical stability of hematite is shown. The nominal thicknesses of the TiO2 ALD coatings were 0.5, 2 and 7.5 nm. The presence of the TiO2 coatings was evidenced by X-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and scanning TEM coupled with energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy. HR-TEM analyses revealed that the TiO2 capping layers were amorphous and conformal. Exposure of uncovered hematite layers to 1 M sulfuric acid led to a nominal dissolution rate of 0.23 nm/h which was halved when a TiO2 ALD coating (7.5 nm thin) was applied. Due to mismatch of the valence band positions of the two semiconductors, photocurrents were strongly diminished as the capping layer thickness was increased. Post calcination of as deposited ALD films on hematite resulted in an increase of photocurrent, which only exceeded photocurrents of pristine hematite when the ALD thickness was not more than 0.5 nm. eng
dc.format p. 113126 eng
dc.language.iso eng
dc.publisher Elsevier Science SA eng
dc.relation.ispartof Journal of Photochemistry and Photobiology A-Chemistry, volume 409, issue: March eng
dc.rights open access (green) eng
dc.subject hematite eng
dc.subject TiO2 capping layer eng
dc.subject chemical dissolution eng
dc.subject ALD eng
dc.subject XPS eng
dc.subject hematit cze
dc.subject ochranná TiO2 vrstva cze
dc.subject chemické rozpouštění cze
dc.subject ALD cze
dc.subject XPS cze
dc.title Protection of hematite photoelectrodes by ALD-TiO2 capping eng
dc.title.alternative Ochrana hematitových elektrod pomocí krycích TiO2 vrstev vytvořených ALD cze
dc.type article eng
dc.description.abstract-translated Oxid železitý ve formě hematitu (α-Fe2O3) je polovodič n-typu a je fotoaktivní ve viditelné spektrální oblasti. Proto lze využít ve fotoelektrokatalýze a fotoasistovaném rozkladu vody. Pro tyto využití je důležitá jeho stabilita v kontaktu s kapalnou fází. Hematit je stabilní v alkalickém prostředí, ale méně stabilní v kyselém prostředí. V této práci poprvé ukazueme pokrytí porézního Sn-dopovaného hematitu tenkými krycími vrstvami TiO2, deponovanými depozicí atomárních vrstev (ALD) a dopad těchto vrstev na chemickou stabilitu a stabilitu fotoproudů. Nominální tlouštky ALD TiO2 vrstev byly 0.5, 2 a 7.5 nm. Přítomnost TiO2 vrstev byla detekována pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie, transmisní elektronové mikroskopie s vysokým rozlišením (HR-TEM) a skenovací TEM s energiově disperzním detektorem (EDX). HR-TEM analýzy odhalili, že TiO2 vrstavy byly rovnoměrné a zárověn amorfní. Jejich expozice nepokrytého hematitu v 1M kyselině sírové způsobila rozpouštění o rychlosti 0.23 nm/h, přičemž tato hodnota poklesla o polovinu při pokrytí TiO2 vrstvou (7.5 nm). Díky energetické nevyrovnanosti valenčních pásů obou polovodičů docházelo ke graduálnímu poklesu vygenerovaných fotoproudů s rostoucí tloušťkou krycí vrstvy. Následné žíhání deponovaných hematitů zvýšilo fotoproudy, které byly v případě nejtenčí krycí vrstvy (0.5 nm) dokonce vyšší než fotoproudy samotného hematitu. cze
dc.peerreviewed yes eng
dc.publicationstatus submitted version (preprint) eng
dc.identifier.doi 10.1016/j.jphotochem.2020.113126
dc.relation.publisherversion https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1010603020309230?via%3Dihub
dc.project.ID EF17_048/0007421/NANOBIO - posilování mezioborové spolupráce ve výzkumu nanomateriálů a při studiu jejich účinků na živé organismy cze
dc.identifier.wos 000623634700001
dc.identifier.scopus 2-s2.0-85099693410
dc.identifier.obd 39886672


Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam

Vyhledávání


Rozšířené hledání

Procházet

Můj účet