Increase in photocurrent density of WO3 photoanode by placing a layer of an ordered array of mesoporous WO3 micropillars on top of a WO3 sheet layer
WO3 시트 층 위에 정렬된 메조포러스 WO3 마이크로기둥 층을 배치하여 WO3 광양극의 광전류 밀도 증가
- 주제어 (키워드) Photoelectrochemical water splitting , charge transfer resistance decrease , carrier density increase , charge collection rate increase , higher surface hydrophilicity , vectorial charge transfer
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 윤경병
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069841
- UCI I804:11029-000000069841
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
A facile stamping method was developed to assemble ordered arrays of mesoporous WO3 micropillars with uniform sizes, shapes, and lengths on F-doped tin oxide glass. Using this method, a series of WO3 heterostructural bilayer photoanodes consisting of an array of m-m long ordered mesoporous WO3 micropillars at the top and the n-nm thick mesoporous WO3 plain sheet layer at the bottom (denoted as m/n) were prepared. Among them 2.5/7.5 displayed a steady state photocurrent density of 3.6 mA cm-2 at 1.23 V (vs. RHE) under AM 1.5 (1 Sun), which is much higher than that of the plain 10-m thick WO3 sheet (2.5 mA cm-2). This phenomenon occurs owing to the following six benefits; increases in charge carrier density, number of photo-generated electron, charge collection rate, thermodynamic feasibility for the vectorial charge transport from the outermost layer of the photoanode to the inner layer, and the surface hydrophilicity, and the decrease in charge transfer resistance.
more초록 (요약문)
F-도핑된 주석 산화물 유리에 균일한 크기, 모양 및 길이를 가진 메조포러스 WO3 마이크로기둥의 정렬된 배열을 조립하기 위해 손쉬운 스탬핑 방법이 개발되었습니다. 이 방법을 사용하여 상단에 m-m 길이의 메조포러스 WO3 마이크로기둥 배열과 하단에 n-nm 두께의 메조포러스 WO3 일반 시트 층으로 구성된 일련의 WO3 이종 구조 이중층 광양극(m/n으로 표시) 준비했다. 그 중 2.5/7.5는 AM 1.5(1 Sun)에서 1.23 V(vs. RHE)에서 3.6 mA cm-2의 정상 상태 광전류 밀도를 나타냈으며, 이는 일반 10-μm 두께의 WO3 시트보다 훨씬 높습니다( 2.5mA cm-2). 이 현상은 다음과 같은 6가지 이점 때문에 발생합니다. 전하 운반체 밀도, 광 생성 전자 수, 전하 수집 속도, 광양극의 최외층에서 내층으로의 벡터 전하 수송에 대한 열역학적 가능성 및 표면 친수성 증가 및 전하 이동 저항 감소
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