Origin of Enhanced Overall Water Splitting Efficiency in Aluminum‐Doped SrTiO3 Photocatalyst

材料科学 兴奋剂 载流子 掺杂剂 光催化 分解水 化学物理 皮秒 光电子学 纳米技术 催化作用 光学 化学 生物化学 物理 激光器
作者
Dharmapura H. K. Murthy,Vikas Nandal,Akihiro Furube,Kazuhiko Seki,Ryuzi Katoh,Hao Lyu,Takashi Hisatomi,Kazunari Domen,Hiroyuki Matsuzaki
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (40) 被引量:34
标识
DOI:10.1002/aenm.202302064
摘要

Abstract With near unity quantum efficiency and operational stability surpassing 250 days in outdoor conditions, aluminum‐doped SrTiO 3 (Al:SrTiO 3 ) with tailored cocatalysts is one of the promising photocatalysts for scalable solar H 2 production. Nevertheless, mechanistic insights behind Al‐doping and Rh cocatalyst‐induced enhanced overall water splitting (OWS) efficiency are not well elucidated. Herein, detailed charge carrier dynamics from sub‐picosecond to milliseconds are unveiled for Al:SrTiO 3 by transient (optical and microwave probe) spectroscopy measurements. The obtained transients are rationalized using a theoretical model considering bimolecular recombination, trapping and detrapping processes. Due to a decrease in an n ‐type doping density, Al doping of SrTiO 3 significantly prolongs bulk carrier lifetime from 50 ns to 12.5 µs (consistent with the previous report). The crucial electron extraction process by the Rh cocatalyst located on the surface from Al:SrTiO 3 occurs well before the decay of charge carriers. In contrast, µs‐long electron extraction time observed in SrTiO 3 is significantly slower than tens of ns bulk carrier lifetime, thus reducing the photocatalytic OWS reaction. Complementary analysis in conjunction with in situ charge carrier dynamics in water interface addresses the mechanistic insight into Al‐doping‐induced enhancement of OWS activity. Correlating material properties, carrier dynamics and photocatalytic activity is expected to help design next‐generation photocatalysts via dopant and/or defects engineering for efficient solar‐fuel production.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
chemier027完成签到,获得积分10
3秒前
学术小钻风完成签到,获得积分20
3秒前
vikoel完成签到,获得积分10
3秒前
hayden完成签到,获得积分10
3秒前
77发布了新的文献求助20
4秒前
Deng完成签到,获得积分10
4秒前
深情安青应助JoshuaChen采纳,获得10
4秒前
Moscrol发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
黑天鹅完成签到,获得积分20
5秒前
冯宇关注了科研通微信公众号
5秒前
lin完成签到,获得积分10
5秒前
破晓完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
潇湘夜雨完成签到,获得积分10
7秒前
上官若男应助lane采纳,获得10
8秒前
黑天鹅发布了新的文献求助30
8秒前
科研小白完成签到,获得积分10
8秒前
neil发布了新的文献求助10
9秒前
岁月流年完成签到,获得积分10
9秒前
动听的靖琪完成签到,获得积分10
9秒前
ZhX完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
阿可阿可完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
桐桐应助maofeng采纳,获得10
12秒前
13秒前
ED应助李甄好采纳,获得10
13秒前
大模型应助李甄好采纳,获得10
13秒前
nkuwangkai发布了新的文献求助10
13秒前
SciGPT应助野原新之助采纳,获得10
14秒前
Jenaloe发布了新的文献求助10
14秒前
lsrlsr完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
大大怪发布了新的文献求助30
15秒前
16秒前
Ava应助玛琪玛小姐的狗采纳,获得10
16秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
‘Unruly’ Children: Historical Fieldnotes and Learning Morality in a Taiwan Village (New Departures in Anthropology) 400
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 330
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
Aktuelle Entwicklungen in der linguistischen Forschung 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3986722
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3529207
关于积分的说明 11243810
捐赠科研通 3267638
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1803822
邀请新用户注册赠送积分活动 881207
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 808582