بررسی خواص ساختاری، نوری و فوتوالکتریکی فوتوآندهای اکسید روی و دی اکسید تیتانیم برای تولید هیدروژن خورشیدی

لایه­ های نازک نانوساختار بلوری اکسید روی و دی­ اکسید تیتانیم، با روش پوشش­ دهی چرخشی تهیه شدند. سپس، ویژگی­ های ساختاری و نوری آن­ها با استفاده از طیف پراش پرتو ایکس، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف جذب فرابنفش-مرئی و طیف فوتولومینسانس بدست آمد. همچنین، ویژگی­ های فوتوالکتروشیمیایی آن­ها با انجام آزمایشات سه الکترودی و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد و نهایتا پایداری الکتروشیمیایی کوتاه مدت و بلند مدت آن­ها در محیط­ های اسیدی، بازی و خنثی مورد مطالعه قرار گرفت.  نتایج نشان می­دهد که مواد سنتز شده بلوری و نانوساختار هستند. گستره طیف جذب فرابنفش-مرئی اکسید روی بیشتر و ولتاژ آستانه آزمایش سه الکترودی آن به مقدار نظری تجزیه آب نزدیکتر است؛ مقدار فوتوجریان آن در محیط بازی بیشتر بوده و محیط اسیدی باعث خوردگی و تخریب آن می­ شود. از طرفی، امپدانس الکتروشیمیایی و میزان بازترکیب الکترون- حفره ی دی ­اکسید تیتانیم کمتر است و بنابراین، فوتوجریان و در نتیجه بازده آن بیشتر می­ شود؛ فوتوجریان آن در محیط اسیدی بیشتر بوده و خوردگی مشاهده نمی ­شود. نهایتا، پایداری شیمیایی دی­ اکسید تیتانیم بهتر از اکسید روی ارزیابی شد.

کلیدواژه ها:

Water splitting ، photoelectrochemical properties ، solar hydrogen ، electrochemical stability ، شکافت آب ، خواص فوتوالکتروشیمیایی ، هیدروژن خورشیدی ، پایداری الکتروشیمیایی