Etude des propriétés photo-électrochimiques des structures cœur-coquille ZnO/ZnS électrodéposées sur verre-ITO

par Amine Brayek

Thèse de doctorat en Surfaces, interfaces, matériaux fonctionnels

Sous la direction de Souad Ammar et de Radhouane Chtourou.


  • Résumé

    Les structures à hétérojonction attirent beaucoup d'attention à l'amélioration de l'injection d'électrons à travers l'interface. L'hétérojonction unidimensionnelle ZnS@ZnO est synthétisée sur des substrats conducteurs de verre d'une manière contrôlée, au moyen d'un dépôt électrochimique simple en deux étapes et d'une sulfuration chimique de nanofil de ZnO comme matrice réactive. Les propriétés photoélectrochimiques (PEC) des hétérostructures résultantes ont été mesurées, en utilisant une cellule électrochimique éclairée par une lampe au xénon standard. Les réseaux de nanofils ZnO@ZnS core-shell comme préparé sont trouvés plus efficace pour améliorer significativement la densité de photocourant pour la photoelectrolyse de l'eau comparées aux réseaux de nanofils de ZnO. Ceci est principalement dû à la faible densité de lacunes d'oxygène et d'autres défauts structuraux. La structure électronique particulière dans l'hétérojonction a permis de réduire la hauteur de la barrière énergétique à l'interface et la séparation des porteurs photo-générés est donc améliorée. Ainsi, la performance photoélectrochimique a été fortement améliorée et une densité de photocourant de 0,6 mAcm-2 à 0,6 V (par rapport à Ag/AgC1) a été obtenue. Par conséquent, notre structure proposée est un candidat prometteur comme photoanode pour les dispositifs de conversion de l'énergie en hydrogène.


  • Résumé

    Heterojunction structures are attracting lots of attention for enhancing the electron injection across the interface. ZnO@ZnS one-dimensional heterojunction films are synthesized on conducting glass substrates in a controlled way, using a simple two-step electrochemical deposition and a chemical sulfurization of ZnO nanowire array as reactive template. The photoelectrochemical (PEC) properties of the resulting hétérostructures were measured, using a homemade electrochemical tell illuminated with a standard Xenon lamp. The as-prepared ZnO@ZnS core—shell nanowire arrays are found to exhibit significantly enhanced photocurrent density for water splitting as compared to ZnO nanowire arrays. This is mainly due to the lower density of oxygen vacancies and other defects states. The special electron structure in the heterojunction helped to reduce the energy barrier height at the interface and enhanced the separation of photo-generated carriers. Thus, the photoelectrochemical performance was highly improved, and a photocurrent density of 0. 6 mAcm-2 at 0. 6 V (vs. Ag/AgC1) was obtained. Hence, our proposed structure is a promising candidate as a photoanode for solar energy-to-hydrogen conversion devices.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI- 162 p.)
  • Annexes : 200 réf.

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  • Cote : TS (2016) 050
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