Enhanced Photocatalytic Performance through Magnetic Field Boosting Carrier Transport

光催化 石墨烯 材料科学 磁电阻 塞曼效应 光电流 磁场 催化作用 化学物理 纳米技术 光电子学 化学 物理 生物化学 量子力学
作者
Jun Li,Qi Pei,Ruyi Wang,Yong Zhou,Zhengming Zhang,Qingqi Cao,Dunhui Wang,Wenbo Mi,Youwei Du
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:12 (4): 3351-3359 被引量:228
标识
DOI:10.1021/acsnano.7b08770
摘要

The promotion of magnetic field on catalytic performance has attracted extensive attention for a long time, and substantial improvements have been achieved in some catalysis fields. However, because the Zeeman energy is several orders of magnitude weaker, magnetic field seems unable to alter the band structure and has a negligible effect on semiconductor photocatalytic performance, which makes this task a great challenge. On the other hand, the spin-related behavior usually plays an important role in determining catalytic performance. For example, in some molecular catalysis, such as photosystem II, ferromagnetic alignment of the active material results in spin-oriented electrons, which are selected and accumulated at the interface, leading to great promotion of the oxygen evolution reaction activity. Here, we propose a magnetoresistance-related strategy to boost the carrier transfer efficiency and apply it in α-Fe2O3/reduced graphene oxide hybrid nanostructures (α-Fe2O3/rGO) to improve the photocatalytic performance under magnetic field. We show that both the degradation rate constant and photocurrent density of α-Fe2O3/rGO can be dramatically enhanced with the application of magnetic field, indicating the promotion of the photocatalytic performance.
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