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用于染料敏化光电极合成电池中水氧化的自组装发色团/催化剂双层结构

DOI：10.1021/acs.jpcc.9b07125 期刊：The Journal of Physical Chemistry C 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 本文描述了一种在染料敏化光电解池（DSPEC）中制备水分解用水氧化光阳极的新方法。该方法基于在介孔SnO2/TiO2核壳电极（FTO|SnO2/TiO2|-C-Cat）上通过自组装双层（SAB）构建的生色团（C）-催化剂（Cat）组装体。该组装体的关键特征是利用生色团与催化剂组分的长烷基取代基之间的非共价相互作用实现原位"合成"。该光阳极可进行超过3小时的光电化学水氧化反应，产氧法拉第效率约达86%。在pH 7条件下经1倍太阳光照射时，光阳极达到约2.2 mA/cm2的光电流密度，在450 nm波长处入射光子-电流转换效率（IPCE）为29%。即使注入产率仅约42%，扣除核壳界面损耗后，该电池效率仍高达67%。
作者： Degao Wang，Lei Wang，Matthew David Brady，Christopher J. Dares，Gerald J. Meyer，Thomas J. Meyer，Javier J. Concepcion
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用自组装双层方法制备用于水分解的染料敏化光电化学电池（DSPEC）中的水氧化光阳极。

研究成果

该研究成功展示了一种通过自组装双层结构在介孔金属氧化物电极上组装发色团/催化剂二元体系的新方法，实现了显著的光电流密度、稳定性、产氧法拉第效率以及IPCE值。该方法能便捷实现多种催化剂与发色团的组合，并对组装过程进行精确控制。

研究不足

研究指出，由于空间位阻效应和电极表面可用体积有限，催化剂/发色团比例低于1。此外，与某些参考化合物相比，注入产率显著较低，这归因于SnO2/TiO2核/壳受体态位置的能斯特pH依赖性。

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