Advanced Interface Engineering in Gradient Core/Shell Quantum Dots Enables Efficient Photoelectrochemical Hydrogen Evolution

光电流 量子点 材料科学 光电子学 载流子 半导体 纳米技术 能量转换效率
作者
Hui Zhang,Jiabin Liu,Lucas V. Besteiro,Gurpreet Singh Selopal,Zhenhuan Zhao,Shuhui Sun,Federico Rosei
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202306203
摘要

Semiconductor core/shell quantum dots (QDs) are considered promising building blocks to fabricate photoelectrochemical (PEC) cells for the direct conversion of solar energy into hydrogen (H2 ). However, the lattice mismatch between core and shell in such QDs results in undesirable defects and severe carrier recombination, limiting photo-induced carrier separation/transfer and solar-to-fuel conversion efficiency. Here, an interface engineering approach is explored to minimize the core-shell lattice mismatch in CdS/CdSex S1-x (x = 0.09-1) core/shell QDs (g-CSG). As a proof-of-concept, PEC cells based on g-CSG QDs yield a remarkable photocurrent density of 13.1 mA cm-2 under AM 1.5 G one-sun illumination (100 mW cm-2 ), which is ≈54.1% and ≈33.7% higher compared to that in CdS/CdSe0.5 S0.5 (g-CSA) and CdS/CdSe QDs (g-CS), respectively. Theoretical calculations and carrier dynamics confirm more efficient carrier separation and charge transfer rate in g-CSG QDs with respect to g-CSA and g-CS QDs. These results are attributed to the minimization of the core-shell lattice mismatch by the cascade gradient shell in g-CSG QDs, which modifies carrier confinement potential and reduces interfacial defects. This work provides fundamental insights into the interface engineering of core/shell QDs and may open up new avenues to boost the performance of PEC cells for H2 evolution and other QDs-based optoelectronic devices.

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
科研通AI2S应助含蓄的莞采纳,获得10
1秒前
万柳书院小书童完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
OOPS发布了新的文献求助10
2秒前
狂野的凡白完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
Liumingyu发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
沉静妙梦发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
热心市民范女士应助bubaaa采纳,获得10
5秒前
6秒前
9秒前
虚幻谷波完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
顾天理发布了新的文献求助10
10秒前
阿俊完成签到,获得积分10
11秒前
Liumingyu完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
14秒前
顾天理完成签到,获得积分20
16秒前
ZeKaWa发布了新的文献求助10
16秒前
COCO发布了新的文献求助10
16秒前
Hao应助生信小菜鸡一枚采纳,获得10
18秒前
Baqic发布了新的文献求助10
19秒前
染东完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
26秒前
心灵美的飞机完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
wuxiaoshu发布了新的文献求助10
28秒前
30秒前
31秒前
MISSIW完成签到,获得积分10
31秒前
崔宁宁完成签到 ,获得积分10
32秒前
JamesPei应助快乐婴采纳,获得10
33秒前
Pan应助研友_ana采纳,获得10
33秒前
33秒前
34秒前
搜集达人应助天昊采纳,获得10
34秒前
高分求助中
【本贴是提醒信息,请勿应助】请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 900
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 800
Multifunctional Agriculture, A New Paradigm for European Agriculture and Rural Development 600
Challenges, Strategies, and Resiliency in Disaster and Risk Management 500
Bernd Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 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 2481622
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2144263
关于积分的说明 5469189
捐赠科研通 1866752
什么是DOI,文献DOI怎么找? 927770
版权声明 563039
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 496402