Electronic Structure and Interface Energetics of CuBi2O4 Photoelectrodes

电子结构 X射线吸收光谱法 费米能级 带隙 材料科学 密度泛函理论 光电发射光谱学 电离能 吸收光谱法 电子能带结构 X射线光电子能谱 吸收(声学) 化学 凝聚态物理 电离 光电子学 计算化学 电子 离子 光学 物理 量子力学 复合材料 有机化学 核磁共振
作者
Freddy E. Oropeza,Nelson Y. Dzade,Amalia Pons-Martí,Zhenni Yang,Kelvin H. L. Zhang,Nora H. de Leeuw,Emiel J. M. Hensen,Jan P. Hofmann
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:124 (41): 22416-22425 被引量:35
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c08455
摘要

CuBi2O4 exhibits significant potential for the photoelectrochemical (PEC) conversion of solar energy into chemical fuels, owing to its extended visible-light absorption and positive flat band potential vs the reversible hydrogen electrode. A detailed understanding of the fundamental electronic structure and its correlation with PEC activity is of significant importance to address limiting factors, such as poor charge carrier mobility and stability under PEC conditions. In this study, the electronic structure of CuBi2O4 has been studied by a combination of hard X-ray photoemission spectroscopy, resonant photoemission spectroscopy, and X-ray absorption spectroscopy (XAS) and compared with density functional theory (DFT) calculations. The photoemission study indicates that there is a strong Bi 6s–O 2p hybrid electronic state at 2.3 eV below the Fermi level, whereas the valence band maximum (VBM) has a predominant Cu 3d–O 2p hybrid character. XAS at the O K-edge supported by DFT calculations provides a good description of the conduction band, indicating that the conduction band minimum is composed of unoccupied Cu 3d–O 2p states. The combined experimental and theoretical results suggest that the low charge carrier mobility for CuBi2O4 derives from an intrinsic charge localization at the VBM. Also, the low-energy visible-light absorption in CuBi2O4 may result from a direct but forbidden Cu d–d electronic transition, leading to a low absorption coefficient. Additionally, the ionization potential of CuBi2O4 is higher than that of the related binary oxide CuO or that of NiO, which is commonly used as a hole transport/extraction layer in photoelectrodes. This work provides a solid electronic basis for topical materials science approaches to increase the charge transport and improve the photoelectrochemical properties of CuBi2O4-based photoelectrodes.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
JQ完成签到,获得积分10
刚刚
mori发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
贪玩凌丝发布了新的文献求助20
4秒前
4秒前
bkagyin应助咎淇采纳,获得10
7秒前
情怀应助结实初翠采纳,获得10
8秒前
个性的紫菜应助花弄影采纳,获得10
10秒前
一辉发布了新的文献求助10
10秒前
15秒前
hhhhh完成签到,获得积分10
17秒前
优秀的盼夏完成签到,获得积分10
18秒前
uniphoton发布了新的文献求助10
20秒前
TIANTIAN发布了新的文献求助10
22秒前
24秒前
yinbo141121完成签到,获得积分10
25秒前
葵明完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
能干的小蘑菇完成签到 ,获得积分10
27秒前
王王完成签到,获得积分10
28秒前
31秒前
33秒前
40秒前
Yy完成签到,获得积分20
40秒前
LISHO完成签到 ,获得积分10
41秒前
42秒前
43秒前
45秒前
毅诚菌完成签到,获得积分10
45秒前
风中垣发布了新的文献求助10
46秒前
Yxy发布了新的文献求助10
46秒前
Q.curiosity发布了新的文献求助10
46秒前
47秒前
48秒前
颠颠的哦完成签到,获得积分20
49秒前
50秒前
爆米花应助洁净的小霸王采纳,获得10
50秒前
feng发布了新的文献求助10
51秒前
醉熏的鸿煊完成签到,获得积分10
51秒前
丹汶亦发布了新的文献求助10
51秒前
高分求助中
Manual of Clinical Microbiology, 4 Volume Set (ASM Books) 13th Edition 1000
Sport in der Antike 800
De arte gymnastica. The art of gymnastics 600
Berns Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
Stephen R. Mackinnon - Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary (2023) 500
Sport in der Antike Hardcover – March 1, 2015 500
Boris Pesce - Gli impiegati della Fiat dal 1955 al 1999 un percorso nella memoria 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2422608
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2111760
关于积分的说明 5346574
捐赠科研通 1839224
什么是DOI,文献DOI怎么找? 915590
版权声明 561205
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 489698