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Sargent/俞書宏/高敏銳Nature子刊：近紅外活性晶格匹配形態(tài)異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高光電化學(xué)效率

光電化學(xué)催化是一種從太陽能直接制氫的的方法。然而，與可見光和紫外光區(qū)相比，近紅外光區(qū)的光收集效率有限，這阻礙了太陽能轉(zhuǎn)換效率。

多倫多大學(xué)Edward H. Sargent、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高敏銳和俞書宏等人報(bào)道了一種通過同時(shí)增加光捕獲光譜范圍和電荷分離效率來提高能量轉(zhuǎn)換效率的策略，制備出用作近紅外活性具有晶格匹配形態(tài)的異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)光陽極。

晶格匹配的形態(tài)異質(zhì)結(jié)減少了載流子俘獲界面缺陷，這些缺陷通常存在于兩種具有大晶格失配的不同半導(dǎo)體的界面。當(dāng)形態(tài)異質(zhì)結(jié)被選擇應(yīng)用在寬帶吸收光譜范圍選擇，并且當(dāng)它提供低復(fù)合率時(shí)，它可以提高能量轉(zhuǎn)換效率。

生長在納米管上的多層納米片構(gòu)成的BST-MH顯示出對(duì)NIR光(λ > 800 nm)的高吸收以及由于晶格匹配的形態(tài)異質(zhì)結(jié)而導(dǎo)致高的光生電荷分離。

BST-MH光陽極在含有空穴清除劑的電解質(zhì)溶液中，在800 nm處的IPCE為36%，在NIR光和0.60 V_RHE下的光電流密度為1.5 mA cm^-2。引入CoSeTe時(shí)，BST/CoSeTe-2%光陽極可以在NIR光下產(chǎn)生氫氣120 h。

Boosting photoelectrochemical efficiency by near-infrared-active lattice-matched morphological heterojunctions. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24569-9

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