Electronic Structure and Interface Energetics of CuBi2O4 Photoelectrodes

电子结构 X射线吸收光谱法 费米能级 带隙 材料科学 密度泛函理论 光电发射光谱学 电离能 吸收光谱法 电子能带结构 X射线光电子能谱 吸收(声学) 化学 凝聚态物理 电离 光电子学 计算化学 电子 离子 光学 物理 量子力学 复合材料 有机化学 核磁共振
作者
Freddy E. Oropeza,Nelson Y. Dzade,Amalia Pons-Martí,Zhenni Yang,Kelvin H. L. Zhang,Nora H. de Leeuw,Emiel J. M. Hensen,Jan P. Hofmann
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:124 (41): 22416-22425 被引量:35
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c08455
摘要

CuBi2O4 exhibits significant potential for the photoelectrochemical (PEC) conversion of solar energy into chemical fuels, owing to its extended visible-light absorption and positive flat band potential vs the reversible hydrogen electrode. A detailed understanding of the fundamental electronic structure and its correlation with PEC activity is of significant importance to address limiting factors, such as poor charge carrier mobility and stability under PEC conditions. In this study, the electronic structure of CuBi2O4 has been studied by a combination of hard X-ray photoemission spectroscopy, resonant photoemission spectroscopy, and X-ray absorption spectroscopy (XAS) and compared with density functional theory (DFT) calculations. The photoemission study indicates that there is a strong Bi 6s–O 2p hybrid electronic state at 2.3 eV below the Fermi level, whereas the valence band maximum (VBM) has a predominant Cu 3d–O 2p hybrid character. XAS at the O K-edge supported by DFT calculations provides a good description of the conduction band, indicating that the conduction band minimum is composed of unoccupied Cu 3d–O 2p states. The combined experimental and theoretical results suggest that the low charge carrier mobility for CuBi2O4 derives from an intrinsic charge localization at the VBM. Also, the low-energy visible-light absorption in CuBi2O4 may result from a direct but forbidden Cu d–d electronic transition, leading to a low absorption coefficient. Additionally, the ionization potential of CuBi2O4 is higher than that of the related binary oxide CuO or that of NiO, which is commonly used as a hole transport/extraction layer in photoelectrodes. This work provides a solid electronic basis for topical materials science approaches to increase the charge transport and improve the photoelectrochemical properties of CuBi2O4-based photoelectrodes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
1秒前
zhaomr完成签到,获得积分10
1秒前
bkagyin的应助被无限的尔云采纳,获得10
2秒前
3秒前
Ren的应助被旺旺采纳,获得10
4秒前
李禾和发布了新的文献求助30
6秒前
liu发布了新的文献求助10
6秒前
shiyige发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
hhh完成签到,获得积分10
7秒前
旺仔小馒头完成签到,获得积分10
8秒前
王小小翔完成签到,获得积分10
9秒前
关山月完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
小马甲的应助被一米八采纳,获得10
10秒前
Sweet发布了新的文献求助10
10秒前
琴因完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
xiaopang完成签到,获得积分10
12秒前
Mrsy完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
papercloud发布了新的文献求助20
13秒前
14秒前
14秒前
14秒前
zgliu78完成签到,获得积分10
15秒前
Bettie发布了新的文献求助10
15秒前
摇落发布了新的文献求助10
15秒前
111完成签到,获得积分10
15秒前
勤奋兔子完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
可乐龙猫完成签到,获得积分10
16秒前
李健的小迷弟的应助被花花采纳,获得10
17秒前
18秒前
Ava的应助被shiyige采纳,获得10
18秒前
于顺发布了新的文献求助150
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Challenging Attachment Theory 600
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8138316
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9538985
关于积分的说明 21633137
捐赠科研通 7722354
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3420546
关于科研通互助平台的介绍 2545772
邀请新用户注册赠送积分活动 2462469