Conjugated π Electrons of MOFs Drive Charge Separation at Heterostructures Interface for Enhanced Photoelectrochemical Water Oxidation

异质结 材料科学 光电流 纳米棒 分解水 化学工程 金红石 光电子学 光催化 纳米技术 催化作用 化学 生物化学 工程类
作者
Xuewei Wang,Wenming Sun,Yang Tian,Kun Dang,Qimeng Zhang,Zhurui Shen,Sihui Zhan
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:17 (14): e2100367-e2100367 被引量:63
标识
DOI:10.1002/smll.202100367
摘要

Abstract Photoanode material with high efficiency and stability is extensively desirable in photoelectrochemical (PEC) water splitting for green/renewable energy source. Herein, novel heterostructures is constructed via coating rutile TiO2 nanorods with metal organic framework (MOF) materials UiO‐66 or UiO‐67 (UiO‐66@TiO2 and UiO‐67@TiO2), respectively. The π electrons in the MOF linkers could increase the local electronegativity near the heterojunction interface due to the conjugation effect, thereby enhancing the internal electric field (IEF) at the heterojunction interface. The IEF could drive charge transfer following Z‐scheme mechanism in the prepared heterostructures, inducing photogenerated charge separation efficiency increasing as 156% and 253% for the UiO‐66@TiO2 and UiO‐67@TiO2, respectively. Correspondingly, the UiO‐66@TiO2 and UiO‐67@TiO2 enhanced the photocurrent density as approximate two‐ and threefolds compared with that of pristine TiO2 for PEC water oxidation in universal pH electrolytes. This work demonstrates an effective method of regulating the IEF of heterojunction toward further improved charge separation.
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