MOF衍生TiO2光阳极的相结设计及其量子点敏化实现高效产氢

摘要： 光电化学（PEC）水分解是一种极具前景且环境友好的可再生能源开发途径，可应对日益增长的清洁能源需求。二氧化钛（TiO?）因其优异的光稳定性和有利的能带排列，成为最常用的水分解金属氧化物之一。然而，基于TiO?的PEC系统效率受限于光生电子/空穴对的高复合率及较大的本征带隙（3.2 eV），这限制了其对阳光的吸收。本研究探索了一种简单的金属有机框架（MOF）衍生合成法，制备出可控混合相（锐钛矿和金红石）TiO?纳米颗粒，并保留了MOF晶体形貌。与商用TiO?薄膜相比，经核壳CdSe@CdS量子点敏化的MOF衍生TiO?薄膜表现出+42.1%的PEC器件稳定性提升和+47.6%的性能增强。这种性能提升源于混合金红石/锐钛矿相的存在，其形成了有利于光生电荷分离的能带能量排列。所提出的MOF衍生TiO?策略能有效提升基于TiO?-量子点异质结的PEC系统在制氢方面的效率。