Croissance de solutions de nanorods d'hématite dopés au Ta pour un éclatement de l'eau photoélectrochimique efficace : un compromis entre la structure électronique et l'évolution de la nanostructure

Des films de films de nanorods d'hématite (α-Fe2O3) dopés au Ta ont été préparés avec succès sur des substrats en verre revêtus de dioxyde d'étain dopé au fluor (FTO) via un processus de croissance de solution facile avec du TaCl5 comme précurseur de dopage au Ta. Sous une illumination d'1 soleil et à un potentiel appliqué de 1,0 V par rapport à Ag/AgCl, l'anode photoélectrochimique α-Fe2O3 dopée au Ta avec une concentration de dopant optimisée a montré une densité de photocourant aussi élevée que 0,53 mA cm(-2), ce qui est environ 3,5 fois plus élevé que celui de l'échantillon non dopé. Comme le montre les mesures de Mott-Schottky et de spectroscopie d'absorption des rayons X, l'augmentation considérable des performances photoélectrochimiques (PEC) réalisée pour les films de nanorods α-Fe2O3 dopés au Ta doit être principalement attribuée à l'augmentation de la densité des donneurs d'électrons induite par le dopage au Ta. Cependant, avec un dopage au Ta superflu, la structure de nanorods orientée à 110 a été détruite, ce qui a considérablement restreint le transfert des trous photo-induits vers la surface et a retardé la réaction d'oxydation de l'eau en surface, entraînant une diminution de l'activité de séparation des eaux PEC. Cette étude a clairement démontré que le dopage pouvait être efficace pour améliorer l'activité PEC des nanorods α-Fe2O3 comme photoanodes, tout en étant d'une grande nécessité de trouver un équilibre entre la structure électronique et l'évolution de la nanostructure en optimisant la concentration de dopants, pour une densité de donneurs accrue et tout en préservant bien la nanostructure des nanorods pour un transfert de charge dirigé.