Enhanced charge-carrier dynamics and efficient solar-to-urea conversion on Si-based photocathodes

电荷(物理) 载流子 化学 光电子学 太阳能转换 能量转换效率 化学物理 材料科学 光化学 太阳能 物理 电气工程 量子力学 工程类
作者
Xiaoran Zhang,Yanhong Lyu,Chen Chen,Jianyun Zheng,San Ping Jiang,Shuangyin Wang
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:121 (8)
标识
DOI:10.1073/pnas.2311326121
摘要

Photoelectrochemical (PEC) coupling of CO 2 and nitrate can provide a useful and green source of urea, but the process is affected by the photocathodes with poor charge-carrier dynamics and low conversion efficiency. Here, a NiFe diatomic catalysts/TiO 2 layer/nanostructured n + p-Si photocathode is rationally designed, achieving a good charge-separation efficiency of 78.8% and charge-injection efficiency of 56.9% in the process of PEC urea synthesis. Compared with the electrocatalytic urea synthesis by using the same catalysts, the Si-based photocathode shows a similar urea yield rate (81.1 mg·h −1 ·cm −2 ) with a higher faradic efficiency (24.2%, almost twice than the electrocatalysis) at a lower applied potential under 1 sun illumination, meaning that a lower energy-consumption method acquires more aimed productions. Integrating the PEC measurements and characterization results, the synergistic effect of hierarchical structure is the dominating factor for enhancing the charge-carrier separation, transfer, and injection by the matched band structure and favorable electron-migration channels. This work provides a direct and efficient route of solar-to-urea conversion.
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
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
进退须臾完成签到,获得积分10
1秒前
段段完成签到 ,获得积分10
4秒前
青黛完成签到 ,获得积分10
4秒前
哈哈哈完成签到,获得积分10
4秒前
哇咔咔完成签到 ,获得积分10
8秒前
娜是一阵风完成签到 ,获得积分10
11秒前
鹿小薇完成签到 ,获得积分10
14秒前
17秒前
18秒前
信封完成签到 ,获得积分10
20秒前
21秒前
Ji完成签到,获得积分10
23秒前
Yang完成签到 ,获得积分10
23秒前
帆帆帆完成签到 ,获得积分10
24秒前
皇甫晓槐完成签到 ,获得积分10
27秒前
蓝色的多崎作完成签到 ,获得积分10
29秒前
有魅力的电脑完成签到,获得积分10
31秒前
luffy189完成签到 ,获得积分10
34秒前
风信子deon01完成签到,获得积分10
35秒前
人生无可预设完成签到 ,获得积分0
35秒前
威武冷雪完成签到,获得积分10
36秒前
Jennifer完成签到 ,获得积分10
38秒前
unowhoiam完成签到 ,获得积分10
38秒前
zuodoki完成签到 ,获得积分10
40秒前
41秒前
48秒前
FYDAM完成签到,获得积分10
49秒前
agrlook完成签到,获得积分10
49秒前
李凤凤完成签到 ,获得积分10
50秒前
FYDAM发布了新的文献求助10
53秒前
WSY完成签到,获得积分10
56秒前
58秒前
HiDasiy完成签到 ,获得积分10
58秒前
年轻绮波完成签到,获得积分10
59秒前
眼睛大的人雄完成签到 ,获得积分10
1分钟前
shadow完成签到 ,获得积分10
1分钟前
为你等候完成签到,获得积分10
1分钟前
阡陌完成签到,获得积分10
1分钟前
50完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Cloudyyy完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Thermodynamic data for steelmaking 3000
Counseling With Immigrants, Refugees, and Their Families From Social Justice Perspectives pages 800
藍からはじまる蛍光性トリプタンスリン研究 400
Cardiology: Board and Certification Review 400
A History of the Global Economy 350
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 340
New Words, New Worlds: Reconceptualising Social and Cultural Geography 300
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 2364960
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2073664
关于积分的说明 5184030
捐赠科研通 1801237
什么是DOI,文献DOI怎么找? 899610
版权声明 557920
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 480043