Спектральная зависимость квантовой эффективности фотоэлектрохимического разложения воды нанопористыми слоями серебра
https://doi.org/10.17586/2226-1494-2024-24-5-866-870
Аннотация
Представлены результаты исследования спектральной зависимости квантовой эффективности фотокаталитического разложения воды. Определена связь спектра излучения с эффективностью фотокаталитического разложения воды на водород и кислород. С этой целью исследован электролит на основе нитрата натрия. Фотокатод содержал нанопористые слои серебра. Показано, что максимальная квантовая эффективность фотокаталитического разложения воды по спектру интегрально составляет 1,9 %, а с уменьшением длины волны излучения повышается. Полученные результаты могут быть использованы при разработке устройств солнечной энергетики, предназначенных для фотокаталитического разложения воды на водород и кислород.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 20-19-00559). Электронно-микроскопические исследования выполнены с использованием оборудования Федерального центра коллективного пользования «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях», поддержанного Минобрнауки России.
Об авторах
А. И. Сидоров
Университет ИТМО; Санкт-Петербургский г осударственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Россия
Россия
Сидоров Александр Иванович - доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник; профессор
Санкт-Петербург, 197101
А. В. Нащекин
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе
Россия
Россия
Нащекин Алексей Викторович - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
Санкт-Петербург, 194021
Н. В. Никоноров
Университет ИТМО
Россия
Россия
Никоноров Николай Валентинович - доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, профессор
Санкт-Петербург, 197101
Список литературы
1. Morales-Guio C.G., Tilley S.D., Vrubel H., Grätzel M., Hu X. Hydrogen evolution from a copper(I) oxide photocathode coated with an amorphous molybdenum sulphide catalyst // Nature Communications. 2014. V. 5. P. 3059. https://doi.org/10.1038/ncomms4059
2. Walter M.G., Warren E.L., McKone J.R., Boettcher S.W., Mi Q., Santori E.A., Lewis N.S. Solar water splitting cells // Chemical Reviews. 2010. V. 110. N 11. P. 6446–6478. https://doi.org/10.1021/cr1002326
3. Ben-Shahar Y., Scotognella F., Kriegel I., Moretti L., Cerullo G., Rabani E., Banin U. Optimal metal domain size for photocatalysis with hybrid semiconductor-metal nanorods // Nature Communications. 2016. V. 7. P. 10413. https://doi.org/10.1038/ncomms10413
4. Gan J., Lu X., Tong Y. Towards highly efficient photoanodes: boosting sunlight-driven semiconductor nanomaterials for water oxidation // Nanoscale. 2014. V. 6. N 13. P. 7142–7152. https://doi.org/10.1039/c4nr01181c
5. Koya A.N., Zhu X., Ohannesian N., Yanik A.A., Alabastri A., Zaccaria R.P., Krahne R., Shih R.K.W.-C., Garoli D. Nanoporous metals: From plasmonic properties to applications in enhanced spectroscopy and photocatalysis // ACS Nano. 2021. V. 15. N 4. P. 6038–6045. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10945
6. Koya A.N., Cunha J., Guo T.-L., Toma A., Garoli D., Wang T., Juodkazis T., Cojoc S., Zaccaria D.P., Novel R. Novel plasmonic nanocavities for optical trapping-assisted biosensing applications // Advanced Optical Materials. 2020. V. 8. N 7. P. 1901481. https://doi.org/10.1002/adom.201901481
7. Stockman M.I. Electromagnetic Theory of SERS // Topics in Applied Physics. 2006. V. 103. P. 47–65. https://doi.org/10.1007/3-540-33567-6_3
8. Бланк Т.В., Гольдберг Ю.А. Механизмы протекания тока в омических контактах металл-полупроводник // Физика и техника полупроводников. 2007. Т. 41. № 11. С. 1281–1290.
9. Watanabe T., Gerischer H. Electronically excited water aggregates and the adiabatic band gap of water // Journal of Electroanalytical Chemistry. 1981. V. 122. P. 73–80.
10. Uskov A.V., Protsenko I.E., Ikhsanov R.S., Babicheva V.E., Zhukovsky S.V., Lavrinenko A.V., O’Reilly E.P., Xu H. Internal photoemission from plasmonic nanoparticles: comparison between surface and volume photoelectric effects // Nanoscale. 2014. V. 6. N 9. P. 4716–4721. https://doi.org/10.1039/C3NR06679G
11. Graf M., Vonbun-Feldbauer G.В., Koper M.T.M. Direct and broadband plasmonic charge transfer to enhance water oxidation on a gold electrode // ACS Nano. 2021. V. 15. N 2. P. 3188–3200. https:// doi.org/10.1021/acsnano.0c09776
12. Jia H., Wong Y.L., Wang B., Xing G., Tsoi C., Wang M., Zhang W., Jian A., Sang S., Lei D., Zhang X. Enhanced solar water splitting using plasmon-induced resonance energy transfer and unidirectional charge carrier transport // Optics Express. 2021. V. 29. N 21. P. 34810–34825. https://doi.org/10.1364/OE.440777
13. Безруков П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И. Морфологические особенности микро- и нанопористых пленок из серебра и меди, синтезированных методом реакции замещения // Физика твердого тела. 2022. Т. 64. № 8. С. 1096–1100. https://doi.org/10.21883/FTT.2022.08.52713.342
14. Jiao Y., Chen M., Ren Y., Ma H. Synthesis of three-dimensional honeycomb-like Au nanoporous films by laser induced modification and its application for surface enhanced Raman spectroscopy // Optical Materials Express. 2017. V. 7. N 5. P. 1557–1464. https://doi.org/10.1364/OME.7.001557
Рецензия
Для цитирования:
Сидоров А.И., Нащекин А.В., Никоноров Н.В. Спектральная зависимость квантовой эффективности фотоэлектрохимического разложения воды нанопористыми слоями серебра. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024;24(5):866-870. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2024-24-5-866-870
For citation:
Sidorov A.I., Nashchekin A.V., Nikonorov N.V. Spectral dependence of photoelecrochemical water splitting by silver nanoporous layers. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2024;24(5):866-870. (In Russ.) https://doi.org/10.17586/2226-1494-2024-24-5-866-870
Просмотров:
10
Послать статью по эл. почте 