《表2 各种元素n型掺杂α-Fe2O3基光阳极PEC性能和相关参数总结Table 2 Summary of various n-typeα-Fe2O3based photoanodes and oth

  提示：宽带有限、当前游客访问压缩模式

本系列图表出处文件名：随高清版一同展现

《稳定高效α-Fe_2O_3光电化学水分解——合理的材料设计和载流子动力学》

1. 获取 高清版本忘记账户？点击这里登录

1. 下载图表忘记账户？点击这里登录

导电性差是α-Fe2O3光阳极的主要限制因素，掺杂是改善其导电性的有效方法。掺杂是指外来原子取代Fe原子的位置，作为电子给体提供多余的电子参与导电（即n型掺杂）；或作为电子受体提供更多的空位参与空穴迁移（即p型掺杂）。α-Fe2O3掺杂可以分为金属掺杂和非金属掺杂。对于金属掺杂，主要有Ti 4+、Sn4+、Ta4+、Pt4+和Zr4+等n型掺杂[26-30]；Mg2+、Zn2+、Ag+、Cu2+等p型掺杂[31-37]。对于非金属掺杂，主要有Si、S和P等掺杂[38-40]。密度泛函理论计算表明，异质原子的引入会降低电子的有效质量，进而提高导电性。掺杂还会影响α-Fe2O3的晶体扭曲、形貌和活性位点等。以Sn掺杂为例，在α-Fe2O3晶格中引入Sn4+阳离子，Sn4+作为电子给体，属于n型掺杂，如图7（b）所示。通过密度泛函理论计算的α-Fe2O3和Sn掺杂α-Fe2O3电子结构如图7（a）所示，掺杂原子比为6.6%[41]。理论计算表明，Sn掺杂不会引起显著的晶格扭曲，Sn原子仅偏离理想位置0.06。Sn掺杂会导致比较大的应力，产生一个浅的给体能级，如图7（b）所示。其他元素的掺杂机理类似，多为引入掺杂能级，提高电子浓度，其中Ti和Sn元素掺杂是最有效和最普遍采用的。由于α-Fe2O3适宜作为光阳极，本文主要讨论n型金属掺杂，其他类型的掺杂可以参阅文献[21]。常见的n型掺杂α-Fe2O3基光阳极PEC性能和相关参数总结见表2。