Ex-situ flame co-doping of tin and tungsten ions in TiO2 nanorod arrays for synergistic promotion of solar water splitting
Ex-situ flame co-doping of tin and tungsten ions in TiO2 nanorod arrays for synergistic promotion of solar water splitting
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TiO2纳米棒阵列中锡和钨离子的异位火焰共掺杂协同促进太阳能水分解
DOI：
10.1016/j.ces.2020.115843
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发表时间：
2020-06
影响因子：
4.7
通讯作者：
Weidong Shi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Biyi Chen;Baoxin Ge;Shimeng Fu;Qi Li;Xue Chen;Longhua Li;Jian Wang;Zhidong Yang;Jinrui Ding;Weiqiang Fan;Baodong Mao;Weidong Shi
非原位掺杂由于其对掺杂深度的控制，在半导体材料的本征性质的调控方面具有明显的优势。然而，已发展的非原位掺杂技术遇到了高成本和低产量的困境。本文报道了一种高效、简便、深度可控的非原位火焰掺杂方法，在TiO 2纳米棒阵列中，Sn和W离子的掺杂是光电化学分解水的典型体系，在该体系中，掺杂剂在不到30 s的时间内迅速扩散到TiO 2的外表面区域。表征和理论计算表明，相邻Sn原子诱导配位不饱和W原子上电子局域化增强，不仅有利于吸附H2O分子，而且通过稳定析氧反应中 *OH中间体降低活化能垒.在配置有效的光电化学系统在流行的金属氧化物半导体的可伸缩ex-situflame掺杂策略表现出很大的通用性。
Ex-situdoping has an obvious advantage in tailoring the intrinsic properties of semiconductor due to the crucial dopant depth-control. However, the developedex-situdoping technologies encounter dilemmas of high cost and low yield. Herein, we report an efficient, facile and depth-controllableex-situflame doping and the TiO2nanorod arrays, dopants of Sn and W ions are prototypical system for photoelectrochemical water splitting, in which the dopants are diffused quickly into the outer surface region of the TiO2in less than 30 s. The characterizations and theoretical calculations reveal that the enhanced electron localization on coordinatively unsaturated W atoms is induced by adjacent Sn atoms, which not only facilitate to absorb H2O molecules but also diminish activation energy barrier through stabilizing the *OH intermediates during oxygen evolution reaction. The desirableex-situflame doping strategy exhibits great versatility in the configuration of efficient photoelectrochemical systems over prevalent metal-oxide semiconductors.
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