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西工大李炫华Nature Energy：内量子效率超过100%！

来源：时间：2023-04-21 14:52:31 浏览：1083次

第一作者：Youzi Zhang

通讯作者：李炫华教授

通讯单位：西北工业大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-023-01242-7

研究背景

多重激子产生（Multiple exciton generation, MEG），即通过吸收一个高能光子产生两个或多个电子-空穴对，可以提高光吸收器件的效率。然而，在光催化制氢中，这种效应的证明仍然很少。此外，许多用于全水分解的光催化系统存在较差的电荷载流子分离。基于此，西北工业大学李炫华教授等人报道了一种CdTe量子点/钒掺杂的硫化铟（CdTe/V-In₂S₃）光催化剂，其具有内置的电场和级联能带结构，足以有效地提取激子和分离载流子，从而使MEG能够制取氢气。

文章要点

1、通过CdTe中的量子效应和V-In₂S₃的掺杂工程实现了可调谐的能带结构，导致CdTe/V-In₂S₃界面内置电场强度比初始CdTe/V-In₂S₃增强了14倍。

2、在350 nm波长光催化制氢气时，CdTe/V-In₂S₃的内部量子效率为114% ，证明了MEG效应的利用。此外，该光催化剂的太阳能转化为氢气的效率为1.31%。

图文展示

图1. CdTe量子点和V-In₂S₃的能带结构

图2. CdTe/V-In₂S₃的形貌和结构表征

图3. CdTe/V-In₂S₃的界面内置电场

图4. CdTe/V-In₂S₃的界面载流子传输动力学和MEG效应

图5. CdTe/V-In₂S₃的光催化性能

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