《Next Energy》：Systematic investigation of magnetron co-sputtering of delafossite CuFeO
2 thin films for enhanced water-splitting performance
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摘要CuFeO2（CFO）被视为光电化学水分解领域具有潜力的光阴极材料。然而，制备无稀土、纯相且形态可控、电子质量高的薄膜仍然面临挑战。在本研究中，通过磁控溅射法成功合成了无铂、高效、纯净的3?R型delafossite结构CFO薄膜。研究人员系统优化了不同的共溅射条件，并运用X
摘要
CuFeO2（CFO）被视为光电化学水分解领域具有潜力的光阴极材料。然而，制备无稀土、纯相且形态可控、电子质量高的薄膜仍然面临挑战。在本研究中，通过磁控溅射法成功合成了无铂、高效、纯净的3?R型delafossite结构CFO薄膜。研究人员系统优化了不同的共溅射条件，并运用X射线衍射、X射线光电子能谱、电子顺磁共振、原子力显微镜、扫描电子显微镜-能量色散X射线分析、紫外-可见光谱、光致发光以及电化学阻抗谱等技术对所得薄膜进行了表征。合成参数显著影响水分解效率：随着薄膜厚度（50至300纳米）和层数（1至6层）的增加，水分解活性也随之提升。具体而言，50纳米厚单层CFO在0.4?VRHE电压下的光电流为0.3?mA?cm?2，而2层时上升至0.5?mA?cm?2，6层时则达到0.72?mA?cm?2。值得注意的是，与单层薄膜相比，多层CFO光阴极具有更优异的光电化学性能和运行稳定性。有趣的是，该研究中的6层CFO薄膜在没有添加任何催化剂或电子捕获剂的情况下，仍展现出远超同类研究结果的性能。这种优异性能得益于更好的光吸收与载流子分离效果、更低的带隙能量，以及经过优化的氧空位和表面粗糙度。总体而言，通过对CuFeO2的磁控溅射工艺进行优化，为开发用于光电化学串联电池的高效、稳定且富含地球元素的材料奠定了基础。
Elias Assayehegn|Serhii Vorobiov|Miroslava Kozejova|Vitalii Latyshev|Dominik Volavka|Tomas Samuely|Oleksandr Onufriienko|Iryna Khmara|Peter ?endula|Erik ?i?már|Hoydoo You|Vladimir Komanicky
