氧化钨薄膜电极的循环伏安特性
为了研究氧化钨薄膜电极的循环伏安特性,采用三电极体系,以H2SO4溶液为电解质,通过测量光电流来研究电极的光电化学性能。下图为450℃热处理后的WO3薄膜电极在暗态和500W氙灯光源(光强为100Mw/cm2)照射下的循环伏安曲线。可以看出,暗态条件下在扫描范围内电极的极化电流很小,远小于光照下的阳极光电流。光照条件下光电化学反应具有良好的可逆性。
在电位为0.35~1.2V(vs.Ag/AgCl)范围内,对电极Pt(阴极)和WO3薄膜电极(阳极)分别发生如下反应:
阳极:2OH-+ h+ → O2 ↑+ 2H+
阴极:2H+ + 2e- → H2 ↑
光照条件下,当施加偏压较小时,WO3的准Fermi能级较高,电解液中的受主易于捕获电极中邻近WO3电解质界面处的光生电子,因此阳极光电流较弱,甚至趋近于0。随着偏压的升高,WO3的准Fermi能级随之降低,电解质中的受主对光生电子的捕获变得越来越困难,使得扩散到导电基底的光生电子数目逐渐增大;当偏压达到一定值后,所形成的外加电场进一步加大了光生电子的迁移速度,因此阳极光生电流也随电位的正移而逐渐增强。