氮掺杂碳纳米管上天然光系统的定向纳米级自组装用于太阳能收集

摘要： 天然光合系统（PSs）因其高效的能量转移量子效率而备受关注，被视为生物太阳能采集器。然而，与固体电极杂化的PSs由于界面特性不佳和PSs随机取向，导致光捕获效率较低，这些因素均会阻碍电荷的高效提取与转移。本研究报道了通过静电相互作用实现天然PSs与氮掺杂碳纳米管（NCNTs）的无连接剂定向自组装。NCNTs上质子化的氮掺杂位点促进了带负电的PSs基质侧自发固定，无需绝缘聚合物连接剂即可形成有利于电子转移的理想取向。所得PS/NCNT杂化材料的光电流密度达1.25±0.08 μA cm?2，显著高于分别用聚乙烯亚胺（0.60±0.01 μA cm?2）和十二烷基硫酸钠（0.14±0.01 μA cm?2）稳定的PS/CNT杂化材料。该研究强调了无连接剂组装PSs形成定向杂化结构对构建高效光捕获电极的重要性。