Design Principles for Maximizing Hole Utilization of Semiconductor Quantum Wires toward Efficient Photocatalysis

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作者
Chong Zhang,Zhen‐Chao Shao,Xiaolong Zhang,Guoqiang Liu,Y. G. Zhang,Liang Wu,Chengyuan Liu,Yang Pan,Fuhai Su,Min‐Rui Gao,Yi Li,Shu‐Hong Yu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (33) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/anie.202305571
摘要

Maximizing hole-transfer kinetics-usually a rate-determining step in semiconductor-based artificial photosynthesis-is pivotal for simultaneously enabling high-efficiency solar hydrogen production and hole utilization. However, this remains elusive yet as efforts are largely focused on optimizing the electron-involved half-reactions only by empirically employing sacrificial electron donors (SEDs) to consume the wasted holes. Using high-quality ZnSe quantum wires as models, we show that how hole-transfer processes in different SEDs affect their photocatalytic performances. We found that larger driving forces of SEDs monotonically enhance hole-transfer rates and photocatalytic performances by almost three orders of magnitude, a result conforming well with the Auger-assisted hole-transfer model in quantum-confined systems. Intriguingly, further loading Pt cocatalyts can yield either an Auger-assisted model or a Marcus inverted region for electron transfer, depending on the competing hole-transfer kinetics in SEDs.
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