导电基体上TiO2/Cu2O交替条带图案化薄膜实现Z型光催化全分解水制氢(英文)

作者：朱洪雷; 甄超^*; 陈祥涛; 冯顺; 李波; 杜宇飞; 刘岗^*; 成会明

来源：Science Bulletin, 2022, 67(23): 2420-2427.

基于导电媒介所构建的具有Z型电荷转移机制的半导体异质结构在实现高效太阳能驱动光催化全分解水方面极具潜力.不同于传统颗粒型异质结构,本文采用具有高可控性的微纳集成手段,在氟掺杂氧化锡(FTO)导电基底上集成了TiO2、Cu2O交替条带平行排列的图案化薄膜光催化材料,该异质结构中形成了TiO2/Cu2O和TiO2/FTO/Cu2O两种接触界面.通过光化学沉积示踪方法研究了光生电荷的跨界面转移机制,结果表明TiO2/Cu2O直接接触界面附近的光生电荷遵循传统电荷转移机制,而远离TiO2/Cu2O接触边界区域的条带中光生电荷则通过底部的FTO导电基体实现Z型电荷转移,其有效作用距离长达约5μm,是该体系中的主要电荷转移机制.该TiO2/Cu2O图案化薄膜展现出全光谱下光催化全解水的能力,所产生的H2/O2化学计量比接近2:1.此研究为设计具有高效Z型电荷转移过程的异质结构光催化材料提供了重要的借鉴作用.

• 单位
  东北大学; 中国科学技术大学