单粒子测量揭示了 Rh 掺杂 SrTiO3 光催化剂太阳能转化氢效率低的原因,ACS Nano

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单粒子测量揭示了 Rh 掺杂 SrTiO3 光催化剂太阳能转化氢效率低的原因
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2023-05-10 , DOI: 10.1021/acsnano.3c01448
Brian Zutter ₁ , Zejie Chen ₂ , Luisa Barrera ₃ , William Gaieck ₂ , Aliya S Lapp ₁ , Kenta Watanabe ₄ , Akihiko Kudo ₄ , Daniel V Esposito ₅ , Rohini Bala Chandran ₃ , Shane Ardo _{2,

6,

7} , A Alec Talin ₁

Affiliation

使用光催化剂纳米颗粒悬浮液的太阳能光化学水分解是经济生产绿色氢的有吸引力的途径。基于SrTiO ₃的光催化剂因其稳定性而受到深入研究，最近证明使用低于 360 nm 的波长进行水分解的外量子产率 (EQY) 接近 100%。为了将光吸收扩展到可见光，SrTiO ₃纳米粒子已经掺杂了各种过渡金属。在这里，我们证明了掺杂 SrTiO ₃含 1% Rh 的纳米粒子引入了间隙受主态，将自由电子浓度降低了 5 个数量级，显着降低了可能分离电子-空穴 (e-h) 对的内建电势。铑态还充当复合中心，将光载流子寿命降低近 2 个数量级，并将可实现的最大 EQY 降低至 10%。_{此外，Rh 掺杂的 SrTiO 3}纳米粒子内没有内建电场表明，可以通过利用电子和空穴之间的迁移率差异来实现适度的 e-h 分离。

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更新日期：2023-05-10

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