Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điều khiển chuyển giao điện tích theo sơ đồ S thông qua các lưỡng cực bề mặt được tạo ra bởi các polyme điện ly chứa amin
Tóm tắt
Việc thiếu một nguồn điều khiển bề mặt mạnh mẽ cho các chất xúc tác quang đa thành phần là một yếu tố cần thiết dẫn đến sự chuyển giao điện tích không đồng đều qua biên giới dị thể, cũng như sự tái kết hợp các hạt mang điện, điều này làm cho việc điều khiển chuyển giao điện tích của các vật liệu composite trở thành một vấn đề khó khăn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chứng minh một hệ thống quang học kích thích chuyển giao điện tích động cơ lưỡng cực điện với việc sử dụng polyme điện ly poli-fluorene chứa amin (tức là PFN) và ma trận bán dẫn vô cơ (tức là WO3) làm các khối xây dựng để định hướng chuyển giao điện tích ở bề mặt, hiệu quả nhắm vào các hạt mang điện được kích thích quang đến các vị trí hoạt động. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng lý thuyết cho thấy rằng tương tác liên kết điện tử giữa các nhóm amin giàu điện tử treo dọc theo xương sống PFN và bề mặt WO3 cho phép sự phân bố điện tích không đồng đều tại giao diện qua dị hợp chất WO3@PFN, điều này cuối cùng thúc đẩy sự hình thành các lưỡng cực bề mặt được định hướng từ xương sống macromolecule liên hợp của PFN đến bề mặt của ma trận WO3. Các lưỡng cực bề mặt với động lực học chuyển giao điện tích tuyệt vời tự phát kích hoạt sự chuyển động điện tích đơn hướng và tăng tốc theo sơ đồ S từ khung WO3 đến chuỗi liên hợp của PFN do độ chênh lệch băng phù hợp tại giao diện, qua đó cung cấp cho các cấu trúc dị hợp WO3@PFN một hiệu suất quang hoạt đáng kể. Những phát hiện này sẽ cung cấp một số hiểu biết vào việc thiết kế các chất xúc tác quang dị hợp tiên tiến cho việc chuyển đổi năng lượng mặt trời cũng như trong việc nghiên cứu cơ chế hoạt động của các lớp điện ly trong các thiết bị quang điện.
Từ khóa
#chuyển giao điện tích; lưỡng cực bề mặt; polyme điện ly; xúc tác quang; quang hoạtTài liệu tham khảo
Lewis NS. Science, 2007, 315: 798–801
Hisatomi T, Kubota J, Domen K. Chem Soc Rev, 2014, 43: 7520–7535
Wang Z, Li C, Domen K. Chem Soc Rev, 2019, 48: 2109–2125
Wu X, Luo N, Xie S, Zhang H, Zhang Q, Wang F, Wang Y. Chem Soc Rev, 2020, 49: 6198–6223
Takata T, Jiang J, Sakata Y, Nakabayashi M, Shibata N, Nandal V, Seki K, Hisatomi T, Domen K. Nature, 2020, 581: 411–414
Albero J, Peng Y, Garcia H. ACS Catal, 2020, 10: 5734–5749
Chen F, Ma T, Zhang T, Zhang Y, Huang H. Adv Mater, 2021, 33: 2005256
Nayak S, Swain G, Parida K. ACS Appl Mater Interfaces, 2019, 11: 20923–20942
Chen S, Qi Y, Hisatomi T, Ding Q, Asai T, Li Z, Ma SSK, Zhang F, Domen K, Li C. Angew Chem Int Ed, 2015, 54: 8498–8501
Zhang X, Meng Z, Rao D, Wang Y, Shi Q, Liu Y, Wu H, Deng K, Liu H, Lu R. Energy Environ Sci, 2016, 9: 841–849
Low J, Yu J, Jaroniec M, Wageh S, Al-Ghamdi AA. Adv Mater, 2017, 29: 1601694
Wang H, Zhang L, Chen Z, Hu J, Li S, Wang Z, Liu J, Wang X. Chem Soc Rev, 2014, 43: 5234–5244
Xu Q, Zhang L, Cheng B, Fan J, Yu J. Chem, 2020, 6: 1543–1559
Bao Y, Song S, Yao G, Jiang S. Sol RRL, 2021, 5: 2100118
Zhang L, Zhang J, Yu H, Yu J. Adv Mater, 2022, 34: 2107668
Wang L, Zhu B, Zhang J, Ghasemi JB, Mousavi M, Yu J. Matter, 2022, 5: 4187–4211
Fu J, Xu Q, Low J, Jiang C, Yu J. Appl Catal B-Environ, 2019, 243: 556–565
Cao S, Yu J, Wageh S, Al-Ghamdi AA, Mousavi M, Ghasemi JB, Xu F. J Mater Chem A, 2022, 10: 17174–17184
Ruan X, Huang C, Cheng H, Zhang Z, Cui Y, Li Z, Xie T, Ba K, Zhang H, Zhang L, Zhao X, Leng J, Jin S, Zhang W, Zheng W, Ravi SK, Jiang Z, Cui X, Yu J. Adv Mater, 2023, 35: 2209141
Li X, Kang B, Dong F, Zhang Z, Luo X, Han L, Huang J, Feng Z, Chen Z, Xu J, Peng B, Wang ZL. Nano Energy, 2021, 81: 105671
Wang L, Cheng B, Zhang L, Yu J. Small, 2021, 17: 2103447
Chen C, Hu J, Yang X, Yang T, Qu J, Guo C, Li CM. ACS Aprpl Mater Interfaces, 2021, 13: 20162–20173
Cheng C, Zhang J, Zhu B, Liang G, Zhang L, Yu J. Angew Chem Int Ed, 2023, 62: e202218688
He B, Wang Z, Xiao P, Chen T, Yu J, Zhang L. Adv Mater, 2022, 34: 2203225
Nguyen VH, Singh P, Sudhaik A, Raizada P, Le QV, Helmy ET. Mater Lett, 2022, 313: 131781
Wu Y, Zhang X, Xing Y, Hu Z, Tang H, Luo W, Huang F, Cao Y. ACS Mater Lett, 2019, 1: 620–627
Hu Z, Zhang X, Yin Q, Liu X, Jiang X, Chen Z, Yang X, Huang F, Cao Y. Nano Energy, 2019, 60: 775–783
He Z, Wu H, Cao Y. Adv Mater, 2014, 26: 1006–1024
Tan Y, Chen L, Wu F, Huang B, Liao Z, Yu Z, Hu L, Zhou Y, Chen Y. Macromolecules, 2018, 51: 8197–8204
Huang F, Wu H, Cao Y. Chem Soc Rev, 2010, 39: 2500–2521
Bae S, Kim D, Kim H, Gu M, Ryu J, Kim BS. Adv Funct Mater, 2020, 30: 1908492
Yeo JS, Kang M, Jung YS, Kang R, Lee SH, Heo YJ, Jin SH, Kim DY, Na SI. Nano Energy, 2016, 21: 26–38
He Z, Zhong C, Su S, Xu M, Wu H, Cao Y. Nat Photon, 2012, 6: 591–595
He Z, Zhong C, Huang X, Wong WY, Wu H, Chen L, Su S, Cao Y. Adv Mater, 2011, 23: 4636–4643
Feng C, Wang X, Chen G, Zhang B, He Z, Cao Y. Langmuir, 2021, 37: 4347–4354
Weng B, Wu J, Zhang N, Xu YJ. Langmuir, 2014, 30: 5574–5584
Wang J, Chen Z, Zhai G, Men Y. Appl Surf Sci, 2018, 462: 760–771
Cao J, Luo B, Lin H, Xu B, Chen S. Appl CatalB-Environ, 2012, 111–112: 288–296
Hsieh HC, Chen JY, Lee WY, Bera D, Chen WC. Macromol Rapid Commun, 2018, 39: 1700616
Carulli F, Mróz W, Lassi E, Sandionigi C, Squeo B, Meazza L, Scavia G, Luzzati S, Pasini M, Giovanella U, Galeotti F. Chem Pap, 2018, 72: 1753–1759
Lin X, Xu S, Wei ZQ, Hou S, Mo QL, Fu XY, Xiao FX. J Mater Chem A, 2020, 8: 20151–20161
Zhang Y, Fan X, Jian J, Yu D, Zhang Z, Dai L. Energy Environ Sci, 2017, 10: 2312–2317
Pan B, Xie Y, Zhang S, Lv L, Zhang W. ACS Appl Mater Interfaces, 2012, 4: 3938–3943
Maturová K, Kemerink M, Wienk MM, Charrier DSH, Janssen RAJ. Adv Funct Mater, 2009, 19: 1379–1386
Han T, Cao X, Sun K, Peng Q, Ye C, Huang A, Cheong WC, Chen Z, Lin R, Zhao D, Tan X, Zhuang Z, Chen C, Wang D, Li Y. Nat Commun, 2021, 12: 4952
Kanata-Kito T, Matsunaga M, Takakura H, Hamakawa Y, Nishino T. Proc. SPIE, 1990, 1286: 56–65
Le Formal F, Sivula K, Grätzel M. J Phys Chem C, 2012, 116: 26707–26720
Feng C, Wang X, He Z, Cao Y. Sol RRL, 2021, 5: 2000753
Zhu M, Kim S, Mao L, Fujitsuka M, Zhang J, Wang X, Majima T. J Am Chem Soc, 2017, 139: 13234–13242
Song XN, Wang CY, Wang WK, Zhang X, Hou NN, Yu HQ. Adv Mater Interfaces, 2016, 3: 1500417
Han HS, Park W, Hwang SW, Kim H, Sim Y, Surendran S, Sim U, Cho IS. J Catal, 2020, 389: 328–336
Huang H, Tu S, Zeng C, Zhang T, Reshak AH, Zhang Y. Angew Chem Int Ed, 2017, 56: 11860–11864
Rao PM, Cai L, Liu C, Cho IS, Lee CH, Weisse JM, Yang P, Zheng X. Nano Lett, 2014, 14: 1099–1105
Baek JH, Kim BJ, Han GS, Hwang SW, Kim DR, Cho IS, Jung HS. ACS Appl Mater Interfaces, 2017, 9: 1479–1487
Bae S, De Guzman RAF, Jeon D, Kim M, Ryu J. Adv Mater Inter, 2023, 10: 2202101
Bae S, Kim H, Jeon D, Ryu J. ACS Appl Mater Interfaces, 2019, 11: 7990–7999
Zhu XY, Yang Q, Muntwiler M. Acc Chem Res, 2009, 42: 1779–1787