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有机和低维无机材料的动态照片(电)催化

*通信:

玉威尔逊
印度日报》编辑部,物理化学:西区英国南安普顿汉普郡。

文摘

对其潜在的使用在解决能源和环境问题,照片(电)催化过程需要在一个基本水平。少研究激子效应,影响他们的照片(电)催化性能,特别是在有机和低维无机材料。调查中涉及的激子动力学的照片(电)催化过程是至关重要的,调节激子动力学和策略也需要增强照片(电)催化性能。在这项研究中,我们概述控制激子动力学的原理图(电)催化和介绍了激子动力学和关键激子描述工具。最后,现在面临的问题照片中的激子动力学(电)催化过程研究,以及潜在的未来发展。我们预计,这项研究将阐明激子动力学的照片(电)催化点火与强大的激子效应进一步调查材料照片(电)催化应用。

关键字

确定的行为;分子的个性;淀粉样变;朊病毒;海绵状脑病

介绍

水分裂和有限公司₂减少两个照片(电)催化应用收到了很多感兴趣的,因为他们被认为是可行的解决方案能源危机和环境污染问题。(1,4]。低维无机材料具有非常高的比表面积和有机催化剂(如有机共轭聚合物和小分子)和可访问性,化学适应性和可调节的特点选择不同的照片(电)催化应用。

光被吸收后,激子的结果绑定的电子和空穴。进行照片(电)催化氧化还原过程,必须分离的电子和空穴(5]。暴露在光,无机大部分催化剂产生松散激子或自由电荷载体结合能(0.01 eV)小于热能源在室温(kBT 0.025 eV),很容易分裂成电子和空穴的能力。因此,它不是至关重要的考虑激子动力学等无机催化剂。相反,光激发后,稳定激子结合能相对较高(通常从0.25 eV 1.2 eV)存在于有机和低维无机材料,由于弱分子间电子耦合,低介电常数,降低介质筛选低维有机材料的限制,以及它们在有机材料。因此,重要的是要仔细评估他们的激子动力学有关。激子结合能,或能源束缚态之间的差异(如一个电子和一个洞。,exciton), and their fully separated state, can also be used to sort the excitons [6]。这能源区别是描述为电子间的库仑相互作用的强度和洞。电子是相同或附近的局部分子夫伦克尔激子上的洞,有一双牢固束缚电子空穴具有高绑定能源和一个简短的玻尔半径(约1海里)。电子Wannier-Mott激子,相比之下,不是局部的靠近洞,因为它是一种弱耦合的电子空穴对,玻尔半径(大约10海里)(7]。

一般来说,照片(电)催化电荷转移过程包括三个主要生化的步骤:

(1)光吸收照射下产生自由电荷载体。

(2)运输和表面自由电荷载体的转移反应。

(3)氧化还原反应在材料/电解质界面。

(4)还可能出现多余的自由电荷的复合。

而激子的动态,而不是自由电荷载体,参与照片(电)催化电荷转移过程在步骤(3)强的有机和低维无机材料激子效应,包括激子生成、扩散、分离和重组。材料基态(S0)电子激发单线态激发态在光激发,使带正电的空穴S0,产生单线态激子。当创建一个三重态激子形成单线态激子,然后通过一个系统穿越(ISC)过程中转的三重激发态能源低于单线态激发态。然后,经过一个扩散过程中,单线态和三线态激子分离成电子和空穴。激子的分离可能发生在界面与电子或孔受体,以应对与杂质和缺陷的交互网站,在外部电场的存在,或者为了应对额外的热能源这是足以超过激子结合能。激子复合,这限制了激子分离的能力,并对照片的效率产生负面影响(电)催化反应,也发生在同一时间。例子包括辐射衰变的激子回到基态和exciton-exciton湮没。此外,多体的效应会影响创建、离解,激子复合的(例如,多个激子一代,exciton-exciton湮没,和excitonplasmon耦合)。

有机和低维无机材料也含有exciton-based能源除了上述电荷转移转移。详细、偶极-偶极相互作用或电子交换相互作用介导的能源之间的兴奋激子转移催化剂和基态反应物。高分子催化剂,例如,能源基态氧分子之间的转移和三线态激子与生产¹O₂(8]。的能源转让和电荷转移通常提供多样化的贡献照片(电)催化因为方差参数包括能源水平,旋转配置和充电状态。

根据上述描述,照片(电)催化正越来越多地涉及激子动力学,这是至关重要的有机和lowdimensional无机材料,并有很强的激子的影响。但到目前为止,只有很少的评论有编制研究工作照片(电)催化,要么专注于一个特定的材料或调制技术。在本文中,我们首先提供一个激子动力学表征方法的总结,然后专注于这一领域的最新进展(包括激子生成、扩散、分离和重组)和相关的调制技术在照片(电)催化9]。最后,我们提供了一个总结和展望激子动力学的照片(电)催化。