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Directly Probing Charge Separation at Interface of TiO2 Phase Junction

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作者
Yuying Gao,Jian Zhu,Hongyu An,Pengli Yan,Baokun Huang,Ruotian Chen,Fengtao Fan,Can Li
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:8 (7): 1419-1423 被引量:201
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.7b00285
摘要

Phase junction is often recognized as an effective strategy to achieve efficient charge separation in photocatalysis and photochemistry. As a crucial factor to determine the photogenerated charges dynamics, there is an increasingly hot debate about the energy band alignment across the interface of phase junction. Herein, we reported the direct measurement of the surface potential profile over the interface of TiO2 phase junction. A built-in electric field up to 1 kV/cm from rutile to anatase nanoparticle was detected by Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM). Home-built spatially resolved surface photovoltage spectroscopy (SRSPS) supplies a direct evidence for the vectorial charge transfer of photogenerated electrons from rutile to anatase. Moreover, the tunable anatase nanoparticle sizes in TiO2 phase junction leads to high surface photovoltage (SPV) by creating completely depleted space charge region (SCR) and enhancing the charge separation efficiency. The results provide a strong basis for understanding the impact of built-in electric field on the charge transfer across the interface of artificial photocatalysts.
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