电位对α-Fe2O3和掺钛α-Fe2O3光氧化水电荷转移速率常数的影响

摘要

外加一定的阳极电位可提高未掺杂的α-Fe2O3和Ti掺杂的α-Fe2O3(Ti-Fe2O3)电极的光电流或光电化学氧化水的速率,但文献中通常假定电位全部降落在半导体固体一侧(带边钉扎),其对界面电荷转移速率常数的影响鲜见报道.本文应用电化学阻抗谱研究了外加电位对这两种电极光电化学氧化水时界面电荷转移速率常数的影响.结果表明:随着外加阳极电位增大,两种电极的界面电荷转移速率常数均增大,但速率常数增幅比理论预期的要小,表明电位并不是全部降落在电极的亥姆霍兹层,而是同时降落在空间电荷层和亥姆霍兹层(费米能级钉扎).表面态电容测量结果表明光生电荷可在表面态中积累,导致了电位在电极界面重新分布并提高了界面电荷转移速率常数.相同电位下,光强越强,光生空穴在表面态积累越多,降落在亥姆霍兹层中的电位增加,电荷转移速率常数也更大.与α-Fe2O3相比,外加阳极电位对Ti-Fe2O3的界面转移速率常数提高更为明显.