Understanding the Impact of Different Types of Surface States on Photoelectrochemical Water Oxidation: A Microkinetic Modeling Approach

表面状态 析氧 半导体 电容 分解水 催化作用 化学物理 化学 费米能级 电解质 材料科学 电化学 光催化 光电子学 电极 物理化学 曲面(拓扑) 物理 电子 量子力学 生物化学 数学 几何学
作者
Kiran George,Tigran Khachatrjan,M. van Berkel,Vivek Sinha,Anja Bieberle‐Hütter
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:10 (24): 14649-14660 被引量:30
标识
DOI:10.1021/acscatal.0c03987
摘要

The oxygen evolution reaction (OER) has been identified as one of the performance-limiting processes in solar water splitting using photoelectrochemical (PEC) cells. One of the reasons for the low OER performance is related to the existence of different types of surface states at the semiconductor–electrolyte interface: recombining surface states (r-SS) and surface states due to intermediate species (i-SS). Since the impact of surface states on OER is still under debate, we investigate how different types of surface states affect PEC water oxidation and how they impact experimental measurements. In a new computational approach, we combine a microkinetic model of the OER on the semiconductor surface with the charge carrier dynamics within the semiconductor. The impact of r-SS and i-SS on the current–voltage curves, hole flux, surface state capacitance, Mott–Schottky plots, and chopped light measurements is systematically investigated. It is found that (a) r-SS results in a capacitance peak below the OER onset potential, while i-SS results in a capacitance peak around the onset potential; (b) r-SS leads to an increase in the OER onset potential and a decrease in the saturation current density; (c) r-SS leads to Fermi-level pinning before the onset potential, while i-SS does not result in Fermi-level pinning; and (d) a smaller capacitance peak of i-SS can be an indication of the lower catalytic performance of the semiconductor surface. Our approach in combination with experimental comparison allows distinguishing the impact of r-SS and i-SS in PEC experiments. We conclude that r-SS reduces the OER performance and i-SS mediates the OER.
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
早睡完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
WangRuize完成签到,获得积分10
2秒前
滴滴发布了新的文献求助10
3秒前
刘小雨完成签到,获得积分10
4秒前
星寒完成签到 ,获得积分10
5秒前
hh完成签到 ,获得积分10
7秒前
Autin完成签到,获得积分0
9秒前
充电宝应助滴滴采纳,获得10
11秒前
金甲狮王完成签到,获得积分10
12秒前
11关注了科研通微信公众号
13秒前
drsquall完成签到,获得积分10
14秒前
顾子墨完成签到,获得积分10
14秒前
msk完成签到 ,获得积分10
14秒前
16秒前
无私的薯片完成签到,获得积分20
18秒前
蒋若风发布了新的文献求助10
19秒前
bkagyin应助繁荣的又夏采纳,获得10
20秒前
zkkz完成签到,获得积分10
21秒前
蛙鼠兔完成签到,获得积分10
23秒前
Wanyeweiyu完成签到,获得积分10
25秒前
楚文强完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
28秒前
繁荣的又夏完成签到,获得积分10
31秒前
Akim应助谁家那小谁采纳,获得10
33秒前
33秒前
一路硕博完成签到,获得积分10
34秒前
张静枝完成签到 ,获得积分10
35秒前
皮皮完成签到 ,获得积分10
37秒前
38秒前
next完成签到,获得积分10
38秒前
朴素海亦完成签到 ,获得积分10
40秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
40秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
40秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得20
41秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
ISCN 2024 – An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2024) 3000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Fashion Brand Visual Design Strategy Based on Value Co-creation 350
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3777773
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3323295
关于积分的说明 10213571
捐赠科研通 3038542
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1667545
邀请新用户注册赠送积分活动 798161
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758275