Control of Electrons’ Spin Eliminates Hydrogen Peroxide Formation During Water Splitting

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作者
W. Mtangi,Francesco Tassinari,Kiran Vankayala,Andreas Vargas Jentzsch,Beatrice Adelizzi,Anja R. A. Palmans,Claudio Fontanesi,E. W. Meijer,Ron Naaman
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:139 (7): 2794-2798 被引量:320
标识
DOI:10.1021/jacs.6b12971
摘要

The production of hydrogen through water splitting in a photoelectrochemical cell suffers from an overpotential that limits the efficiencies. In addition, hydrogen-peroxide formation is identified as a competing process affecting the oxidative stability of photoelectrodes. We impose spin-selectivity by coating the anode with chiral organic semiconductors from helically aggregated dyes as sensitizers; Zn-porphyrins and triarylamines. Hydrogen peroxide formation is dramatically suppressed, while the overall current through the cell, correlating with the water splitting process, is enhanced. Evidence for a strong spin-selection in the chiral semiconductors is presented by magnetic conducting (mc-)AFM measurements, in which chiral and achiral Zn-porphyrins are compared. These findings contribute to our understanding of the underlying mechanism of spin selectivity in multiple electron-transfer reactions and pave the way toward better chiral dye-sensitized photoelectrochemical cells.
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