Nat Commun：Pt单原子位点控制赤铁矿纳米薄片的光生载流子寿命用于光电化学水分解

Nanoyu

2023-05-08

尽管由于赤铁矿(α-Fe₂O₃)的理论太阳能-氢转换效率高达15.5%，人们已经付出了很多努力来改善其光电化学水分解，但低偏压光子-电流效率仍然是实际应用中面临的巨大挑战。

在此，内蒙古大学武利民教授，Lei Wang将单个铂原子位点与氧原子(Pt-O/Pt-O-Fe)位点配位引入单晶α-Fe₂O₃纳米片光阳极(SAs Pt:Fe₂O₃-Ov)。

文章要点

1）α-Fe₂O₃的单原子Pt掺杂可以诱导很少的电子捕获位点，增强载流子分离能力，提高体结构中的电荷转移寿命，并提高半导体/电解质界面处的电荷载流子注入效率。进一步引入表面氧空位可以抑制载流子复合并促进表面反应动力学，尤其是在低电位下。

2）因此，最佳SAs Pt:Fe₂O₃-Ov光电阳极在1.23和1.5 VRHE下的光电化学性能分别为3.65和5.30 mA cm⁻²，赤铁矿基光电阳极的偏置光子电流效率为0.68%。

这项研究为在单晶半导体上设计高效的原子级工程以实现可行的光电化学应用开辟了一条途径。

参考文献

Gao, RT., Zhang, J., Nakajima, T. et al. Single-atomic-site platinum steers photogenerated charge carrier lifetime of hematite nanoflakes for photoelectrochemical water splitting. Nat Commun 14, 2640 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-38343-6

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38343-6