Quantitative Study of Charge Carrier Dynamics in Well-Defined WO3 Nanowires and Nanosheets: Insight into the Crystal Facet Effect in Photocatalysis

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作者
Rui Lin,Jiawei Wan,Yu Xiong,Konglin Wu,Weng‐Chon Cheong,Gang Zhou,Dingsheng Wang,Qing Peng,Chen Chen,Yadong Li
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:140 (29): 9078-9082 被引量:252
标识
DOI:10.1021/jacs.8b05293
摘要

Photocatalysts with different morphologies and specific exposed facets usually exhibit distinguished activities. Previous researches have focused on revealing the essence of the facet effect in photocatalysis; however, quantitative analyses on the differences of carrier dynamic between different facets are scarce. Herein, we successfully synthesized WO3 nanosheets and nanowires with dominant exposed facets of {001} and {110}, respectively. The lower hole effective mass on {110} (0.94m0) than on {001} (1.28m0) calculated by density functional theory leads to the higher hole mobility on {110} (4.92 cm2 V–1 s–1) than on {001} (3.14 cm2 V–1 s–1). Combined with the Einstein equation and the lifetime of the hole, the calculated hole diffusion length on {110} (74.8 nm) is larger than on {001} (53.4 nm). Overall, the lower hole effective mass, higher hole mobility, and greater hole diffusion length on {110} collectively result in a photocatalytic activity on benzyl alcohol oxidation 2.46 times as high as that on {001}.
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