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Optimal Length of Hybrid Metal–Semiconductor Nanorods for Photocatalytic Hydrogen Generation

纳米棒 材料科学 光催化 催化作用 载流子 离解(化学) 激子 半导体 纳米技术 金属 光电子学 化学工程 化学物理 化学 物理化学 凝聚态物理 物理 有机化学 冶金 工程类 生物化学
作者
Ji Yong Choi,Won‐Woo Park,Bumjin Park,Soohwan Sul,Oh‐Hoon Kwon,Hyunjoon Song
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:11 (21): 13303-13311 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acscatal.1c03754
摘要

Hybrid metal–semiconductor nanostructures have been utilized as attractive model catalysts for understanding photocatalytic reactions because each geometrical factor is precisely controllable. Herein, we prepared Pt-tipped CdSe nanorods and tailored their length. The maximum hydrogen-evolution rates were obtained in the length of 15–20 nm for the single-tipped nanorods and 30 nm for the double-tipped nanorods. By means of time-resolved spectroscopic analysis and kinetic modeling, we revealed that the hydrogen-evolution rate was directly proportional to the amount of long-lived charge-transfer state dominated by the interplay between the carrier diffusion to the metal center and recombination. As the length increased, the absorption cross section increased, whereas the dissociation rate of excitons decreased. As a result, the number of carriers migrating to the metal tips was maximized with the 15–20 nm nanorods per tip. This information provides a direct guideline to design the optimal geometrical configuration of metal–semiconductor hybrid catalysts.
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