Enhanced photocatalytic hydrogen evolution from organic semiconductor heterojunction nanoparticles.
Enhanced photocatalytic hydrogen evolution from organic semiconductor heterojunction nanoparticles.
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DOI：
10.1038/s41563-019-0591-1
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发表时间：
2020-05
期刊：
影响因子：
41.2
通讯作者：
McCulloch I
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kosco J;Bidwell M;Cha H;Martin T;Howells CT;Sachs M;Anjum DH;Gonzalez Lopez S;Zou L;Wadsworth A;Zhang W;Zhang L;Tellam J;Sougrat R;Laquai F;DeLongchamp DM;Durrant JR;McCulloch I
由单一有机半导体形成的光催化剂通常存在本征电荷产生效率低的问题，这导致光催化活性较低。我们证明了在有机纳米颗粒(NPs)中引入给体聚合物(PTB7-Th)和非富勒烯受体(EH-IDTBR)之间的异质结可以得到具有极大提高光催化活性的析氢光催化剂。通过改变纳米粒子制备过程中使用的稳定表面活性剂，将其从核-壳结构转变为混合的给体/受体混合物，并将氢气释放增加一个数量级，实现了对这些纳米粒子的纳米形态的控制。结果表明，在350800 nm的光照下，光催化剂的析氢速率超过6万μ−1g−1，在太阳光子通量最大的区域外量子效率超过6%。
Photocatalysts formed from a single organic semiconductor typically suffer from inefficient intrinsic charge generation, which leads to low photocatalytic activities. We demonstrate that incorporating a heterojunction between a donor polymer (PTB7-Th) and non-fullerene acceptor (EH-IDTBR) in organic nanoparticles (NPs) can result in hydrogen evolution photocatalysts with greatly enhanced photocatalytic activity. Control of the nanomorphology of these NPs was achieved by varying the stabilizing surfactant employed during NP fabrication, converting it from a core–shell structure to an intermixed donor/acceptor blend and increasing H2 evolution by an order of magnitude. The resulting photocatalysts display an unprecedentedly high H2 evolution rate of over 60,000 μmol h−1 g−1 under 350 to 800 nm illumination, and external quantum efficiencies over 6% in the region of maximum solar photon flux.
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