典型的有机半导体表现出较高的阱态密度(1016-1018 cm-3),为载流子复合提供了大量的中心,从而阻碍了光催化析氢(HER)的发展。
近日,中科院化学研究所林禹泽研究员报道了设计并合成了一个二维(2D)多环光伏分子,命名为TPP,其在Vis-NIR范围内表现出很强的吸收,分子排列有序,电子迁移率增强,陷阱密度得到显著降低。
本文要点
要点1. TPP的陷阱密度低至1015 cm-3左右,比典型的有机光电半导体(1016 ~ 1018 cm-3)低1-3个数量级,甚至低于高性能无机半导体,如TiO2的1016 cm-3。
要点2. 将PM6和TPP共混,sodium 2-(3-thienyl) ethyloxybutylsulfonate(TEBS)为表面活性剂制备的BHJ-NPs在可见光近红外(330 ~ 1100 nm, 198 mW cm-2)下照射10 h,平均HER值达到了72.75 mmol h-1 g-1。高于基于典型PM6:Y6的对照NPs(62.67 mmol h-1 g-1)。此外,PM6: TPP的平均HER比无机/杂化光催化剂如TiO2(0.321 mmol h-1 g-1)和CH3NH3PbI3(0.057 mmol h-1 g-1)高2-3个数量级以上。这些结果表明,二维多环光电材料有望降低陷阱密度,促进有机半导体光催化制氢的发展。Zhenzhen Zhang, et al, Two-Dimensional-Polycyclic Photovoltaic Molecule with Low Trap Density for High-Performance Photocatalytic Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2021DOI: 10.1002/anie.202114234https://doi.org/10.1002/anie.202114234
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