| 氧化钨纳米棒团簇的制备及电催化性能 |
| Preparation and electrocatalytic properties of tungsten oxide nanorod cluster |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 杨天翔 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | | | 王银号 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | | | 张永伟 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | | | 刘卓磊 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | | | 云斯宁 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | yunsining@xauat.edu.cn |
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| 摘要: 以氯化钨为前驱体，通过溶剂热法制备了WO3和W18O49并将其应用在染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cells，DSSCs）和电解水析氢反应（hydrogen evolution reaction，HER）中。通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）对WO3和W18O49的结构和形貌进行表征。结果表明：WO3和W18O49均为单斜相，其形貌表现为定向排列的纳米棒组成的团簇。X射线光电子能谱（XPS）和电子顺磁共振（EPR）表明W18O49中含有丰富的氧空位。基于氧空位优异的电化学特性，W18O49对电极组装的DSSC获得了7.41% 的光电能量转换效率（power conversion efficiency，PCE），高于WO3（6.12%）和Pt （7.27%）。W18O49在碱性电解水析氢中，当电流密度为10 mA·cm-2时，获得了130 mV的低过电势和88 mV·dec-1的Tafel斜率。W18O49催化剂在碘体系电解液和1.0 mol·L-1 KOH溶液中均表现出了良好的电化学稳定性。 |
| 关键词: 钨基氧化物 染料敏化太阳能电池 对电极 电催化剂 析氢反应 |
| 基金项目: 国家自然科学基金（No.51672208）、陕西省国家重点研发计划-国际合作重点项目（No.2019KWZ-03）、陕西省重点科技创新团队（No.2022TD-34）和青海省高原绿色建筑与生态社区重点实验室开放基础项目（No.KLKF-2019-002）资助 |
| Abstract: WO3 and W18O49 were prepared by a solvothermal method using WCl6 as a precursor and applied in dyesensitized solar cells (DSSCs) and water electrolysis for hydrogen evolution reaction (HER). The structures and morphologies of WO3 and W18 O49 were characterized by X-ray diffractometer (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and transmission electron microscopy (TEM), respectively. The results showed both WO3 and W18O49 were monoclinic phases, and the morphology appeared as a cluster of oriented nanorods. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and electron paramagnetic resonance (EPR) proved that W18O49 contained abundant oxygen vacancies. Based on the excellent electrochemical properties of oxygen vacancies, the counter electrode with W18O49 based DSSCs obtained a power conversion efficiency (PCE) of 7.41%, which was higher than WO3 (6.12%) and Pt (7.27%). The cathode with W18O49 exhibited a low overpotential of 130 mV at 10 mA·cm-2 and a Tafel slope of 88 mV·dec-1 in alkaline hydrogen evolution. In addition, the W18O49 catalyst showed great electrocatalytic stability in both iodine electrolyte and 1.0 mol·L-1 KOH solution. |
| Keywords: tungsten-based oxides dye-sensitized solar cell counter electrode electrocatalyst hydrogen evolution reaction |
| 投稿时间：2022-07-04 修订日期：2022-11-12 |
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| 杨天翔,王银号,张永伟,刘卓磊,云斯宁.氧化钨纳米棒团簇的制备及电催化性能[J].无机化学学报,2023,39(2):221-233. |
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