Fe2O3 나노로드에서 원소 도핑과 산소 결함의 시너지 촉진을 통한 광전기화학적 물 분해

광전기화학(PEC) 물 분해는 현재의 에너지 위기를 해결하고 탄소 배출 제로를 실현하기 위한 이상적인 전략으로 여겨지며, 효율적인 PEC 과정의 핵심은 매우 활성화된 광전극 촉매입니다. 여기에서는 Ni2+, Ca2+, Mg2+로 도핑된 Fe2O3 나노로드(NRs)를 제작하기 위해 간단한 수열-열처리 방법을 개발하였으며, 이들은 맨바닥의 Fe2O3 NRs보다 향상된 PEC 성능을 나타냈습니다. 실험 결과에 따르면, Ni2+, Ca2+, Mg2+가 Fe2O3의 격자에 성공적으로 도핑되어 α-Fe2O3의 전자 구조를 변화시켜 전하 운반자의 밀도를 증가시키고 전하 전송 저항을 감소시킵니다. 동시에, Mg 도핑 과정에서 풍부한 산소 결함이 유도되어 원소 도핑과 산소 결함의 시너지 촉진이 이루어졌습니다. 따라서, 최적화된 Mg 도핑된 Fe2O3 NRs는 0.763 mA·cm–2의 가장 높은 광전류 밀도를 나타내었으며, 이는 순수 Fe2O3 NRs의 4.86배 더 높은 수치입니다. 이 연구는 원소 도핑과 산소 결함의 시너지가 Fe2O3 NRs의 PEC 성능을 향상시키는 효과적인 접근 방식임을 제시합니다.