在光电化学 (PEC) 水分解中，使用阳光和称为光电化学材料的专门半导体从水中产生氢气，这些半导体使用光能将水分子直接分解为氢气和氧气。氢是最有前途的清洁能源，具有非常高的重量能量密度和环境友好性。

 

最近关于通过光电化学 (PEC) 水分解生产 H2 的大多数研究都集中在使用用作光阳极的 n 型半导体金属氧化物材料。然而，PEC 设备的稳定性和效率较低，阻碍了它们进入市场。因此，有必要提高 PEC 水分解的光电化学性能。

 

 

据报道，硼已通过一步溶胶-凝胶法作为掺杂剂应用于纳米结构的 WO3 薄膜。科学家成功合成了硼掺杂的三氧化钨薄膜（B-WO3）用于光电化学（PEC）水分解，与未掺杂的 WO3 薄膜相比，PEC 性能大大提高了 25%。 B-WO3 光阳极已通过约 25% 的水氧化光电流得到广泛增强，在标准太阳能条件 (AM 1.5) 下，与可逆氢电极 (RHE) 相比，在 1.23 V 下达到 2.15 mA/cm2。 B-WO3的合成过程如下：

 

 

 

首先，使用溶胶-凝胶法形成厚度约为 1.2 μm 的纳米级 WO3 薄膜。然后，前体由（聚）钨酸（通过阳离子交换柱洗脱 Na2WO4 溶液而新鲜制备）和有机络合剂（也用作致孔剂）、低分子量聚乙二醇 (PEG) 300 组成.WO3/PEG比率为0.5w/w。硼酸 (H3BO3) 是添加到前体中的硼源，分别获得 10 at.% 和 20 at.% 的 B/W 比。掺氟 SnO2 (FTO) 导电玻璃（皮尔金顿玻璃，电阻 8-10 Ω/平方）用作基板。 FTO 样品首先用丙酮清洗，然后在去离子水中超声处理几个小时。使用刮刀技术将一些胶体前体滴在 FTO 基板上，在 100°C 的空气中干燥，随后，样品在流动的氧气中在 550°C 下退火 30 分钟。单层 WO3 的厚度为 0.35-0.45 μm；更厚的薄膜是通过连续应用前体形成的，每次都进行退火。

 

总之，科学家成功合成了用于光电化学（PEC）水分解的硼掺杂三氧化钨薄膜，与未掺杂的 WO3 薄膜相比，PEC 性能大大提高了 25%。在模拟太阳能 AM 1.5 光照下进行的光电化学 (PEC) 研究表明，B-WO3 光阳极的水氧化光电流显着增强，比类似厚度的未掺杂 WO3 薄膜高约 25%。