来源:X-MOL
太阳能氧化还原液流电池（SRFB）为直接耦合太阳能转换和电化学储能提供了一个极具前景的平台，但其性能仍受限于太阳光谱利用率不足和光电极界面电荷转移缓慢。本文通过在氟掺杂氧化锡上生长铒掺杂的TiO₂纳米棒阵列，随后沉积gC₃N₄，构建了一种铒修饰的TiO₂ - gC₃N₄异质结光阳极，并将其应用于TEMPO/VCl₃基SRFB中。结构和光谱表征表明，铒修饰保留了TiO₂的主体结构，促进了具有紧密界面接触的纳米棒异质结构的形成，并将光学响应重新分布到可见光-近红外区域。在所研究的电极中，3 wt% Er:TiO₂ - gC₃N₄光阳极表现出最佳的光电化学性能，其电荷转移电阻较未掺杂的TiO₂-gC₃N₄电极从28.55 Ω降低至23.82 Ω。PL / TRPL和TPV测量进一步表明载流子复合得到抑制， Er修饰后TPV平均寿命从27.080 μs增加至107.253 μs。波长依赖性IPCE和红外滤波光电流测量结果显示，长波长光响应增强但相对较弱，表明Er相关的长波长利用率提升并非性能改善的唯一原因。当组装成完整的太阳能流电池（SRFB）时，优化后的光阳极在重复循环中可提供约1.0−1.15 mA cm⁻²的稳定无偏光充电电流，同时具有约1.15%的太阳能-化学能转换效率和约0.46−0.50%的太阳能-输出能量转换效率。循环后的扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）结果进一步证实了光阳极的短期结构稳定性。这些结果表明，优化的Er修饰主要增强了TiO₂-gC₃N₄光阳极中的界面电荷分离和转移，同时为集成太阳能转换-存储系统中长波长光子的利用提供了一条新的途径。