Cientistas propõem nova estratégia de separação de carga em fotocatalisadores ferroelétricos
Separação de cargas na interface meta/ferroelétrica. um diagrama esquemático do fotocatalisador metal/ferroelétrico proposto. b Topografia AFM de partículas de Au em um BaTiO3 único cristal. Barra de escala, 200 nm. c LWF de Au/BTO no escuro. Barra de escala, 200 nm. d LWF de Au/BTO sob luz UV de 355 nm (0,5 mW/cm
2
). Barra de escala, 200 nm. As imagens de perfil da linha 1 (escuro) e 2 (luz UV) foram obtidas em dois domínios ferroelétricos antiparalelos de BTO. f As imagens de perfil da linha 3 (escuro) e 4 (luz UV) foram obtidas em dois domínios ferroelétricos antiparalelos de Au/BTO. Crédito:Comunicação da Natureza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32002-y
Ferroelétricos são candidatos fotocatalíticos para a produção de combustível solar. No entanto, o desempenho dos fotocatalisadores ferroelétricos geralmente é moderado e não consegue atingir a divisão geral da água.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Li Can e Prof. Fan Fengtao do Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) propôs uma nova estratégia de separação de carga para fabricar nanoestruturas de coleta de carga interfacial em domínios positivo e negativo do ferroelétrico, o que possibilita a separação da água em fotocatalisadores ferroelétricos.
Este estudo foi publicado em
Nature Communications em 22 de julho.
Os pesquisadores escolheram o ferroelétrico BaTiO
3 cristal de domínio único e nanopartícula de Au como um sistema modelo para destacar o mecanismo de separação de carga em Au/BaTiO
3 interface. Eles observaram que os elétrons e buracos fotogerados se acumulavam eficientemente dentro de seu comprimento de termalização (cerca de 50 nm) em torno de nanopartículas de Au localizadas nos domínios positivo e negativo de um BaTiO
3 monocristal, respectivamente.
Eles descobriram que o comprimento de termalização medido era uma prescrição experimental essencial para a fabricação de dispositivos fotocatalíticos e fotovoltaicos de alta eficiência em nanoescala. Com este projeto de estrutura, os fotocatalisadores ferroelétricos construídos podem realizar a divisão fotocatalítica geral da água.
"A fabricação de estruturas bipolares de coleta de carga em ferroelétricos para atingir a divisão geral da água pode estabelecer um paradigma para a utilização de cargas energéticas fotogeradas na conversão de energia solar", disse o Prof. Fan.
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