Reactive Chemical Environments Control Charge Carrier Selectivity and Photovoltage at Nanoparticle Electrocatalyst/Semiconductor Junctions in Solar Water Splitting

化学 半导体 电催化剂 表面光电压 载流子 电荷(物理) 选择性 纳米颗粒 光电子学 纳米技术 电极 催化作用 电化学 物理化学 有机化学 物理 材料科学 量子力学 光谱学
作者
Ahmet Sert,Aarti Mathur,Suljo Linic
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (34): 30829-30841 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacs.5c07369
摘要

Interfacial charge transfer at electrocatalyst/semiconductor (EC/SC) junctions is central to the performance of photo(electro)catalysts, yet the influence of the reactive environment on these processes remains poorly understood. This is particularly the case for unburied EC/SC junctions, such as EC nanoparticles anchored on a SC (np-EC/SC), where reacting molecules readily access the EC surface sites and the np-EC/SC interfaces. Herein, we uncover a dynamic, chemically driven mechanism by which the local reaction environment modulates charge transfer at Pt/p-Si interfaces under solar water splitting conditions. We demonstrate that molecular adsorption of H2 and O2 at the metal/electrolyte interface induces interfacial dipoles on Pt nanoparticles, effectively tuning their work function and shifting the junction from Ohmic to rectifying behavior. This environment-responsive modulation of the Schottky barrier height governs charge carrier selectivity independently of the commonly cited pinch-off effect, which is found to be negligible. Additionally, a spontaneously evolved thin SiOx interlayer facilitates tunneling-mediated charge transfer while suppressing recombination, providing an additional degree of control over interfacial energetics. These findings reveal that catalytic surface chemistry can serve as a powerful lever for tuning electronic structure and photovoltage in nanoscale photoelectrode architectures, opening new design strategies for high-efficiency solar fuel systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
wdufhgk完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
Na发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
2秒前
夏天完成签到 ,获得积分10
2秒前
Wcy发布了新的文献求助10
2秒前
caizhiwei发布了新的文献求助10
2秒前
cdercder应助带象采纳,获得10
3秒前
4秒前
君看一叶舟完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
GGG发布了新的文献求助10
4秒前
以玉为信发布了新的文献求助10
4秒前
大个应助张天乐采纳,获得10
4秒前
心芷完成签到,获得积分20
4秒前
Qi完成签到 ,获得积分10
5秒前
超越梦想发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
NexusExplorer应助will采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
Wcy发布了新的文献求助10
7秒前
Moonpie发布了新的文献求助10
7秒前
神秘人X发布了新的文献求助10
7秒前
酷炫忆梅发布了新的文献求助10
8秒前
mirutio发布了新的文献求助10
11秒前
AnnaTian发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
Wcy发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
ccc完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
dan完成签到,获得积分10
16秒前
sunny完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7389113
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8995585
关于积分的说明 19143180
捐赠科研通 7025891
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3228598
关于科研通互助平台的介绍 2390893
邀请新用户注册赠送积分活动 2209891