AFM: PDI/BiOI 异质界面上扩散控制的电荷分离

雨辰

2021-07-02

构建异质结是增强电荷分离以优化光反应性的有效方法。虽然异质界面上排列的内建电场通常被认为是电荷分离的主要驱动力，但也会发生扩散控制的电荷分离，这在光催化异质结中研究较少。

有鉴于此，华中师范大学张礼知教授等人，设计制备了PDI/BiOI异质结，实现了扩散控制的电荷分离过程。

本文要点

1）选择构建PDI/BiOI异质结，其中，PDI具有优异的吸光能力，吸光范围从紫外区到近红外区，同时PDI是一种易于被激发的直接半导体。

2）通过简单的离心辅助的连续离子层吸附反应，将超薄BiOI纳米片层覆盖在一维PDI微米线上。表征证实了PDI与BiOI之间存在强的电子耦合作用，以及PDI/BiOI异质结的形成，且异质结界面间内建电场的方向为PDI指向BiOI。

3）实验结果和理论模拟表明，PDI和BiOI之间的电子密度差异使扩散控制的电荷分离过程得以实现，这超过了异质界面内建电场的电荷分离过程。受益于扩散控制驱动的有效电荷分离，这种PDI/BiOI异质结即使在红外(IR)光照射下也显示出优越的光催化活性。

总之，该工作突出了扩散控制电荷分离的重要性，也为高性能异质结光催化剂的实际应用提供了有用的路线图。

参考文献：

Haijie Ben et al. Diffusion-Controlled Z-Scheme-Steered Charge Separation across PDI/BiOI Heterointerface for Ultraviolet, Visible, and Infrared Light-Driven Photocatalysis. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202102315

https://doi.org/10.1002/adfm.202102315