Nature Energy：多重激子效应实现>100 %内量子效率光催化分解水

纳米技术

2023-04-11

多重激子MEG（Multiple exciton generation）的现象是指通过吸收一个高能量光子生成两个或者更多的电子-空穴对，因此这种方法能够显著提高器件的光吸收效率。但是光催化制氢的效果仍非常差。此外，许多光催化体系面临的问题是电荷载流子分离效率低的问题。

有鉴于此，西北工业大学李炫华（Xuanhua Li）等报道合成了CdTe量子点-V-In₂S₃光催化剂，这种光催化剂能够在两种材料之间生成内建电场，同时具有级联的能带结构可以非常有效的生成激子、载流子分离，成功的将MEG效应用于光催化分解水。

本文要点

（1）

通过CdTe的量子效应、V-In₂S₃的掺杂工程，在CdTe/V-In₂S₃光催化剂实现了可调控的能带结构，界面内建电场强度提高14倍，在350 nm实现了114 %光催化制氢内量子效率，73 %表观量子效率，说明光催化反应过程实现了MEG效应。这种光催化反应的太阳能制氢效率达到1.31 %。

（2）

随着MEG效应光催化剂的发展，设计具有高内建电场强度和界面电子结构可能为非MEG/MEG异质结界面可能成为催化剂的设计方向。

参考文献

Youzi Zhang, YuKe Li, Xu Xin, Yijin Wang, Peng Guo, Ruiling Wang, Bilin Wang, Wenjing Huang, Ana Jorge Sobrido & Xuanhua Li, Internal quantum efficiency higher than 100% achieved by combining doping and quantum effects for photocatalytic overall water splitting, Nature Energy 2023

DOI: 10.1038/s41560-023-01242-7

https://www.nature.com/articles/s41560-023-01242-7