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西工大李炫華Nature Energy：內(nèi)量子效率超過100%！

來源：時間：2023-04-21 14:52:31 瀏覽：2337次

第一作者：Youzi Zhang

通訊作者：李炫華教授

通訊單位：西北工業(yè)大學

DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-023-01242-7

研究背景

多重激子產(chǎn)生（Multiple exciton generation, MEG），即通過吸收一個高能光子產(chǎn)生兩個或多個電子-空穴對，可以提高光吸收器件的效率。然而，在光催化制氫中，這種效應的證明仍然很少。此外，許多用于全水分解的光催化系統(tǒng)存在較差的電荷載流子分離?；诖?，西北工業(yè)大學李炫華教授等人報道了一種CdTe量子點/釩摻雜的硫化銦（CdTe/V-In₂S₃）光催化劑，其具有內(nèi)置的電場和級聯(lián)能帶結構，足以有效地提取激子和分離載流子，從而使MEG能夠制取氫氣。

文章要點

1、通過CdTe中的量子效應和V-In₂S₃的摻雜工程實現(xiàn)了可調(diào)諧的能帶結構，導致CdTe/V-In₂S₃界面內(nèi)置電場強度比初始CdTe/V-In₂S₃增強了14倍。

2、在350 nm波長光催化制氫氣時，CdTe/V-In₂S₃的內(nèi)部量子效率為114%?，證明了MEG效應的利用。此外，該光催化劑的太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣的效率為1.31%。

圖文展示

圖1. CdTe量子點和V-In₂S₃的能帶結構

圖2. CdTe/V-In₂S₃的形貌和結構表征

圖3. CdTe/V-In₂S₃的界面內(nèi)置電場

圖4. CdTe/V-In₂S₃的界面載流子傳輸動力學和MEG效應

圖5. CdTe/V-In₂S₃的光催化性能

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