西北工业大学李炫华Nature Energy-光催化制氢 | 多激子效应

摘要:西北工业大学,李炫华等,在Nature Energy上发文,报道了碲化镉CdTe量子点/钒掺杂的硫化铟(CdTe/V-In2S3)光催化剂,使多激子效应MEG,可用于制氢

多激子效应Multiple exciton generation,MEG,即一个高能光子产生两个或多个电子-空穴对,并提高光吸收器件的效率。然而,在光催化制氢中,这种效应的证明仍然很少。此外,许多用于整体水分解的光催化系统,有待提升电荷载流子分离的问题。

今日,西北工业大学Youzi Zhang,李炫华Xuanhua Li等,在Nature Energy上发文,报道了碲化镉CdTe量子点/钒掺杂的硫化铟(CdTe/V-In2S3)光催化剂,具有内置电场和级联能带结构,足以有效地提取激子和分离载流子,使多激子效应MEG,可用于制氢。
基于碲化镉CdTe中的量子效应和V-In2S3掺杂工程,实现了可调的能带结构,这产生了CdTe/V-In2S3界面内建电场强度相对于原始CdTe/V-In2S3增强了14倍。在350nm处,光催化制氢的内量子效率为114%,证明了多激子效应MEG实践,太阳能制氢效率为1.31%。
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Internal quantum efficiency higher than 100% achieved by combining doping and quantum effects for photocatalytic overall water splitting. 
内量子效率高于100%,结合掺杂和量子效应实现光催化整体水分解。

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图1:碲化镉CdTe量子点和V-硫化铟In2S3的能带结构。


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图2:碲化镉CdTe/V-In2S3光催化剂的形貌和结构。


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图3:碲化镉CdTe/V-In2S3光催化剂的界面内建电场。


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图4  碲化镉CdTe/V-In2S3光催化剂的界面载流子传输动力学和多激子效应Multiple exciton generation,MEG效应。

(多激子效应(Multiple Exciton Generation,简称MEG),即一个光子产生多个激子。)

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图5:碲化镉CdTe/V-In2S3光催化剂的光催化性能。

文献链接

https://www.nature.com/articles/s41560-023-01242-7
https://doi.org/10.1038/s41560-023-01242-7
本文译自Nature

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