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  5. Pinning of the Fermi Level in CuFeO₂ by Polaron Formation Limiting the Photovoltage for Photochemical Water Splitting
 
  • Details
2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Pinning of the Fermi Level in CuFeO₂ by Polaron Formation Limiting the Photovoltage for Photochemical Water Splitting

File(s)
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Hauptpublikation
adfm.201910432.pdf
CC BY-NC-ND 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 3.51 MB
TUDa URI
tuda/7339
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-193588
DOI
10.26083/tuprints-00019358
Autor:innen
Hermans, Yannick ORCID 0000-0002-6973-0795
Klein, Andreas ORCID 0000-0001-7463-1495
Sarker, Hori Pada ORCID 0000-0001-9162-537X
Huda, Mohammad N.
Junge, Henrik ORCID 0000-0002-7603-1984
Toupance, Thierry
Jaegermann, Wolfram
Kurzbeschreibung (Abstract)

CuFeO₂ is recognized as a potential photocathode for photo(electro)chemical water splitting. However, photocurrents with CuFeO₂-based systems are rather low so far. In order to optimize charge carrier separation and water reduction kinetics, defined CuFeO₂/Pt, CuFeO₂/Ag, and CuFeO₂/NiOx(OH)y heterostructures are made in this work through a photodeposition procedure based on a 2H CuFeO₂ hexagonal nanoplatelet shaped powder. However, water splitting performance tests in a closed batch photoreactor show that these heterostructured powders exhibit limited water reduction efficiencies. To test whether Fermi level pinning intrinsically limits the water reduction capacity of CuFeO₂, the Fermi level tunability in CuFeO₂ is evaluated by creating CuFeO₂/ITO and CuFeO₂/H₂O interfaces and analyzing the electronic and chemical properties of the interfaces through photoelectron spectroscopy. The results indicate that Fermi level pinning at the Fe³⁺/Fe²⁺ electron polaron formation level may intrinsically prohibit CuFeO₂ from acquiring enough photovoltage to reach the water reduction potential. This result is complemented with density functional theory calculations as well.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Elektronenstruktur von Materialien
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Oberflächenforschung
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Advanced Functional Materials
Jahrgang der Zeitschrift
30
Heftnummer der Zeitschrift
10
ISSN
1616-3028
Verlag
Wiley
Datum der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.1002/adfm.201910432
PPN
495587540

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