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              提高1000倍!半導(dǎo)體量子線實現(xiàn)高光催化效率!
              來源: 時間:2023-07-25 15:28:52 瀏覽:1793次

              第一作者:Chong Zhang

              通訊作者:俞書宏院士、李毅教授

              通訊單位:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

              DOI: 10.1002/anie.202305571


              01

              研究背景

              傳統(tǒng)的光催化過程涉及半導(dǎo)體電子空穴對的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移和表面氧化還原反應(yīng),其中低效率的電荷轉(zhuǎn)移過程幾乎是實現(xiàn)高效太陽能到燃料轉(zhuǎn)換的最常見的限制問題。最大化空穴轉(zhuǎn)移動力學(xué),基于半導(dǎo)體的人工光合作用中的速率決定步驟,對實現(xiàn)高效太陽能制氫和空穴利用至關(guān)重要,但還面臨著挑戰(zhàn),因為目前主要是通過經(jīng)驗上使用犧牲電子供體(SEDs)來消耗浪費的空穴來優(yōu)化涉及電子的半反應(yīng)。基于此,中國科技大學(xué)俞書宏院士和李毅教授等人使用量子限制的ZnSe納米線作為光催化劑模型,清楚地看到了小分子SEDs如何控制空穴轉(zhuǎn)移動力學(xué)從而光催化性能。


              02

              文章要點

              1、作者從熱力學(xué)和動力學(xué)的角度對不同SEDs中量子限制的ZnSe納米線的空穴轉(zhuǎn)移過程進行研究,構(gòu)建了驅(qū)動力、空穴轉(zhuǎn)移動力學(xué)和光催化性能之間的關(guān)系。

              2、研究發(fā)現(xiàn)這種弱量子限制半導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)的俄歇輔助空穴轉(zhuǎn)移動力學(xué)可使光催化制氫的效率提高3個數(shù)量級。

              3、本發(fā)現(xiàn)為制定空穴轉(zhuǎn)移的設(shè)計原則,并進一步利用了量子限制膠體半導(dǎo)體納米晶體中高效的太陽能到化學(xué)轉(zhuǎn)換提供有力支撐。


              03

              圖文展示

              圖1. ZnSe納米線在不同SEDs中的光催化產(chǎn)氫


               圖2.不同SEDs中ZnSe納米線空穴轉(zhuǎn)移的熱力學(xué)分析

              圖3. 不同SEDs中ZnSe納米線的瞬態(tài)吸收(TA)光譜

              圖4. [S]和AA中量化ZnSe納米線的空穴轉(zhuǎn)移動力學(xué)

              圖5. ZnSe納米線在不同反應(yīng)溶液中的載流子動力學(xué)

              圖6. ZnSe-Pt納米線在不同SEDs中的光催化性能和相應(yīng)的載流子動力學(xué)

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              全部 3小時前 四川
              文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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