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광전기 화학적 물 분해를 위한 ZnO/ZnSe/g-C3N4 접합 전극의 제조
Preparation of ZnO/ZnSe/g-C3N4 Ternary Junctioned Electrode for Overall Water Splitting
pp.23-28
광전기화학 성능을 향상시키기 위해 각 ZnO, ZnSe과 g-C3N4 소재의 장점을 살리도록 3성분계 적층 구조를 디자 인했다. 용액공정으로 FTO 기판위에서 ZnO 나노로드 어레이가 성장하도록 한 후 ZnO표면에 Se을 부착시켜 ZnO표면에 서 ZnSe층이 형성 되도록 이온 치환법을 도입하였다. ZnO/ZnSe 나노로드 위에 g-C3N4 층을 스핀코팅 한 후 각 층이 화 학적 접합이 되도록 질소 분위기 하에서 열처리를 하였다. AM 1.5G, 0.5 V 외부전압하에서 각 적층구조별로 광전기화학 적 전류밀도를 측정하였고 비교 결과 ZnO/ZnSe/g-C3N4 나노로드가 ZnO 및 ZnO/ZnSe 나노로드에 비하여 보다 높은 광 전류 밀도가 측정되었다. 수직 정렬된 ZnO 육각 프리즘형태는 큰 비표면적과 축 방향을 따라 전자 흐름을 원활히 하고, ZnSe 층은 비표면적과 광흡수 범위를 더욱 넗히는 효과를 가져왔다. 이로 인하여 ZnO/ZnSe/g-C3N4 삼원 접합 전극의 향상된 성능은 가시광선 흡수범위 확장, 전하 분리 강화 및 전자 전도도 향상으로 인한 시너지 효과에 기인되는 것으로 판단된다.
In order to improve the photoelectrochemical (PEC) performance, the core-shell structures are designed to gain advantages of each material. Here we report a facile ion-replacement strategy for fabricating ZnO/ZnSe arrays grown on Fluorine-doped tin oxide (FTO) glass. g-C3N4 layer was coated on ZnO/ZnSe by spin-coating followed by annealing. Under illumination with AM1.5G, the designed ZnO/ZnSe/g-C3N4 nanorod arrays exhibitsuperior PEC performance with the highest photocurrentdensity which is higher than that of the ZnO and ZnO/ZnSe nanowire arrays at 0.5 V versus Ag/AgCl. The enhancement in the PEC performance of the ZnO/ZnSe/g-C3N4 ternary junction results from the synergistic effects of eachmaterial. Vertical aligned ZnO hexagonal prisms provided large specific surface area and electron access along the axial direction. ZnSe layer further extended specific surface area and the range of light absorption. The enhanced performance of ZnO/ZnSe/g-C3N4 can be attributed to extended visible light absorption, enhanced charge separation, improved electronic conductivity, and efficient hole extraction at the CN/electrolyte interface. The synergistic action of each component in ZnO/ZnSe/g-C3N4 led an outstanding PEC performance.
Abstract
1. 서 론
2. 실 험
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
Acknowledgement
References
