采用KOH溶液在通电条件下对Fe_3N纳米颗粒表面改性的方法,探究了碱化处理对Fe_3N纳米颗粒电催化性能的影响。采用XRD、TEM、EDX、XPS、拉曼光谱和傅立叶变换红外光谱对碱化前后的Fe_3N样品进行形貌和成分的表征,采用时间电流曲线、LSV曲线、Tafel斜率、交流阻抗法和CV曲线对碱化前后的Fe_3N样品进行电催化制氢(HER)性能的分析。结果表明,用KOH处理的Fe_3N样品,平均晶粒尺寸由(80±10)nm缩小为(70±10)nm,形状由破碎的链状结构变为椭圆形结构,物相由e-Fe_3N相部分转变为α-Fe2O3相;尺寸、形貌和成分的改变,使得碱化后的样品有更多的电催化活性位点暴露。由电流密度为10 m A/cm2的过电位0.429 V降为0.204 V,Tafel斜率由103 m V/dec降为95 m V/dec。过电势降低,交流阻抗变小,电化学活性面积增大,表明KOH碱化处理后的样品电催化制氢的能力得到大大提高。
在众多光阳极材料中,纳米结构材料α-Fe_2O_3由于其光吸收显著、化学稳定性好、储量丰富等优势,被认为是最有前途的材料之一。利用水热法制备了具有良好光解水性能的Co和P掺杂α-Fe_2O_3纳米材料。经过掺杂后α-Fe_2O_3纳米材料仍为纳米棒状形貌,纳米棒的粒径增加。实验发现,Co掺杂α-Fe_2O_3制成的电极在标准光照射下的最大光生电流密度为0.453 m A/cm2,是未掺杂样品的20.6倍,P掺杂α-Fe_2O_3制成的电极在标准光照射下的最大光生电流密度为0.276 m A/cm2,是未掺杂样品的12.5倍,具备了高效光解水性能。同时通过SEM、TEM、XRD、UV-Vis和Mott-Schottky测试等方法,结合形貌与结构表征,研究了α-Fe_2O_3的光电化学分解水性能影响机理。
