Синтез и фотоэлектрохимические свойства тиоиодида висмут
https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-4-413-418
Аннотация
Разработан метод химического осаждения монокристаллических игл тиоиодида висмута BiSI, характеризующихся высокой, достигающей 55 %, квантовой эффективностью генерации фототока в водных растворах электролитов. Установлено, что введение сульфид- и иодид-анионов в раствор приводит к существенному увеличению абсолютных значений фототока, причем наличие сульфид-ионов вызывает значительный (около 0,5 В) сдвиг энергетических зон BiSI в направлении более отрицательных потенциалов. Обнаруженный эффект представляет интерес для повышения фотонапряжения солнечных элементов на основе BiSI и может найти применение в гетерогенно-сенсибилизированных системах для повышения эффективности инжекции фотоэлектронов из узкозонного сенсибилизатора в матрицу из широкозонного полупроводника.
Об авторах
М. Е. Козыревич
Белорусский государственный университет, Минск
Беларусь
ассистент кафедры электрохимии
Беларусь
ассистент кафедры электрохимии
Д. В. Ивашенко
Белорусский государственный университет, Минск
Беларусь
магистрант химического факультета
Беларусь
магистрант химического факультета
Е. А. Бондаренко
Белорусский государственный университет, Минск
Беларусь
мл. науч. сотрудник
Беларусь
мл. науч. сотрудник
Е. А. Стрельцов
Белорусский государственный университет, Минск
Беларусь
д-р хим. наук, профессор, зав. кафедрой электрохимии
Беларусь
д-р хим. наук, профессор, зав. кафедрой электрохимии
А. И. Кулак
Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси, Минск
Беларусь
член-корреспондент, д-р хим. наук, профессор, директор
Беларусь
член-корреспондент, д-р хим. наук, профессор, директор
Список литературы
1. Near IR-sensitive, non-toxic, polymer/nanocrystal solar cells employing Bi2S3 as the electron acceptor / L. Martinez [et al.] // Adv. Energy Mater. – 2011. – Vol. 1, № 6. – P. 1029–1035. https://doi.org/10.1002/aenm.201100441
2. Sankapal, B. R. Photoelectrochemical characterization of Bi2Se3 thin films deposited by SILAR technique / B. R. Sankapal, C. D. Lkohande // Mater. Chem. Phys. – 2002. – Vol. 73, № 2–3. – P. 151–155. https://doi.org/10.1016/s0254-0584(01)00362-5
3. Enhanced performance of dye-sensitized solar cell using Bi2Te3 nanotube/ZnO nanoparticle composite photoanode by the synergistic effect of photovoltaic and thermoelectric conversion / Y. Dou [et al.] // J. Power Sources. – 2016. – Vol. 307. – P. 181–189. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.12.113
4. Photocurrent switching effect on platelet-like BiOI electrodes: Influence of redox system, light wavelength and thermal treatment / M. E. Kazyrevich [et al.] // Electrochim. Acta. – 2016. – Vol. 190. – P. 612–619. https://doi.org/10.1016/j. electacta.2015.12.229
5. Zhao, K. The first BiOI-based solar cells / K. Zhao, X. Zhang, L. Zhang // Electrochem. commun. – 2009. – Vol. 11, № 3. – P. 612–615. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2008.12.041
6. Crossed BiOI flake array solar cells / K. Wang [et al.] // Electrochem. commun. – 2010. – Vol. 12, № 12. – P. 1764–1767. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2010.10.017
7. P-DSSCs with BiOCl and BiOBr semiconductor and polybromide electrolyte / A. Luz [et al.] // Solid State Sci. – 2013. – Vol. 19. – P. 172–177. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2013.02.021
8. Synthesis, crystal structure, and photoelectric properties of a new layered bismuth oxysulfide / S. Meng [et al.] // Inorg. Chem. – 2015. – Vol. 54, № 12. – P. 5768–5773. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5b00436
9. Fabrication of an oxysulfide of bismuth Bi2O2S and its photocatalytic activity in a Bi2O2S/In2O3 composite /
10. A. L. Pacquette [et al.] // J. Photochem. Photobiol. A Chem. – 2014. – Vol. 277. – P. 27–36. https://doi.org/10.1016/j. jphotochem.2013.12.007
11. Giant incident photon-to-current conversion with photoconductivity gain on nanostructured bismuth oxysulfide photoelectrodes under visible-light illumination / E. A. Bondarenko [et al.] // Adv. Mater. – 2017. – Vol. 29, № 40. https: //doi.org/10.1002/adma.201702387
12. Monoclinic bismuth vanadate band gap determination by photoelectrochemical spectroscopy / M. V. Malashchonak [et al.] // Mater. Chem. Phys. – 2017. – Vol. 201. – P. 189–193. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.08.053
13. Park, Y. Progress in bismuth vanadate photoanodes for use in solar water oxidation / Y. Park, K. J. McDonald, K.-S. Choi // Chem. Soc. Rev. – 2013. – Vol. 42, № 6. – P. 2321–2337. https://doi.org/10.1039/c2cs35260e
14. Comprehensive evaluation of CuBi2O4 as a photocathode material for photoelectrochemical water splitting / S. P. Berglund [et al.] // Chem. Mater. – 2016. – Vol. 28, № 12. – P. 4231–4242.
15. Xie, L. Preparation of a novel Bi2MoO6 flake-like nanophotocatalyst by molten salt method and evaluation for photocatalytic decomposition of rhodamine B / L. Xie, J. Ma, G. Xu // Mater. Chem. Phys. – 2008. – Vol. 110, № 2–3. – P. 197–200. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.01.035
16. Synthesis and photocatalytic properties of bismuth titanate with different structures via oxidant peroxo method (OPM) / A. E. Nogueira [et al.] // J. Colloid Interface Sci. – 2014. – Vol. 415. – P. 89–94. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.10.010
17. Slikkerveer, A. Pharmacokinetics and toxicity of bismuth compounds / A. Slikkerveer, F. A. de Wolff // Med. Toxicol. Adverse Drug Exp. – 1989. – Vol. 4. – №. 5. – P. 303–323. https://doi.org/10.1007/bf03259915
18. Hahn, N. T. BiSI micro-rod thin films: Efficient solar absorber electrodes? / N. T. Hahn, J. L. Self, C. B. Mullins // J. Phys. Chem. Lett. – 2012. – Vol. 3, № 11. – P. 1571–1576. https://doi.org/10.1021/jz300515p
19. n-BiSI thin films: Selenium doping and solar cell behavior / N. T. Hahn [et al.] // J. Phys. Chem. C. – 2012. – Vol. 116, № 47. – P. 24878–24886. https://doi.org/10.1021/jp3088397
20. A facile and clean synthesis of pure bismuth sulfide iodide crystals / X. Su [et al.] // Russ. J. Inorg. Chem. – 2006. – Vol. 51, № 12. – P. 1864–1868. https://doi.org/10.1134/s0036023606120047
21. Peter, L. M. The photoelectrochemical properties of anodic Bi2S3 films / L. M. Peter // Journal of Electroanalytical Chemistry. – 1979. – Vol. 98, № 1. – P. 49–58. https://doi.org/10.1016/0368-1874(79)87019-7
22. Гуревич, Ю. Я. Фотоэлектрохимия полупроводников / Ю. Я. Гуревич, Ю. В. Плесков. – М.: Наука, 1983. – 312 с.
23. Effects of dissolved Cd2+ and S2– ions on the flatband potential of CdS electrode in aqueous solution / H. Minoura [et al.] // Jpn. J. Appl. Phys. – 1977. – Vol. 16. – P. 865–866. https://doi.org/10.1143/jjap.16.865
24. Band-edge tuning in self-assembled layers of Bi2S3 nanoparticles used to photosensitize nanocrystalline TiO2 / L. M. Peter [et al.] // J. Phys. Chem. B. – 2003. – Vol. 107. – P. 8378–8381. https://doi.org/10.1021/jp030334l
Рецензия
Просмотров: 1019
Послать статью по эл. почте 