SCMs|氧化铁光阳极界面内建电场调控强化光生电荷空间分离

在界面或表面的层面调控内建电场（IEF）可以促进异质结中的空间电荷分离，并显著提高光（电）催化性能。

近日，西安交通大学沈少华教授等人在Science China Materials发表研究论文，引入了一种界面电荷调控策略，利用界面IEF促进电荷的空间分离，从而缓解氧化铁光阳极内部和表面的电荷复合。

本文要点：

1) 水热生长的钛掺杂氧化铁（Hem）纳米棒通过简单的两步浸渍涂层过程，以石墨相氮化碳（g-C₃N₄）和小的三氧化钼（MoO₃）团簇进行修饰。

2) 与原始的Hem相比，所制备的Hem/C₃N₄/MoO₃表现出显著增强的光电化学分解水性能，相对于可逆氢电极，在1.23 V时，光阳极电流密度从0.3 mA cm^-2显著提高到1.6 mA cm^-2，入射光子-电流转换效率在300 nm时达到18.4%。

3) 结果表明，在Hem/C₃N₄/MoO₃异质结中引入IEF是通过调控界面电荷特性实现的，此界面电荷特性是由Hem/C₃N₄界面的Type II能带排列和光阳极表面增强的能带弯曲所引起的，IEF能显著促进电荷的空间分离。

研究这一界面电荷调控过程能为基于氧化铁的光阳极和其他半导体器件提供一种简单有效的策略，通过缓解载流子传输动力学的瓶颈，促进电荷的空间分离，实现高效的太阳能转换。

文章信息

Mao L., Deng H., Li M., et al. Manipulating interface built-in electric fields for efficient spatial charge separation in hematite-based photoanodes. Sci. China Mater. (2022).https://doi.org/10.1007/s40843-022-2194-3

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