Development of visible-light-driven photocatalysts via an interfacial photoexcitation process

通过界面光激发过程开发可见光驱动的光催化剂

基本信息

批准号：
21J12070
负责人：
WARDHANA AUFANDRA CAKRA
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12070/
关键词：
Photoelectrochemistry Photocathode Water splitting Photocatalyst Nanoclusters Interfacial excitation KPFM Photodeposition Thin film

项目摘要

Our current findings imply that we can control p- (cathodic photoresponse) or n-type (anodic photoresponse) conductivity by a facile surface modification, instead of complicated crystal structure modifications. We have studied interfacial charge transfer (IFCT) in three-electrode photoelectrochemical system for fuel production under UV and visible-light illumination. In this study, we have investigated Cu(II)/TiO2 photo-electrode, and cathodic photoresponse was observed. H2 and O2 evolution were detected from Cu(II)/TiO2 photocathode and Pt sheet, respectively, indicating that water splitting reaction occurred without any addition of sacrificial agent. Considering the concept of IFCT, a direct electron excitation from the valence band of TiO2 to Cu(II) nanoclusters initiated water splitting reaction. On the other hand, Cr(III)/SrTiO3 photo-electrode exhibited anodic photoresponse, indicating that O2 evolution took place on this photoanode; in this case, electrons were directly excited from Cr(III) nanoclusters to the conduction band of SrTiO3 (reversed transfer path). We expect this research would be promising to further examine the direct interfacial charge transfer, not only for photocatalyst but also for other applications.

我们目前的研究结果表明，我们可以通过简单的表面修饰来控制 p-（阴极光响应）或 n-型（阳极光响应）电导率，而不是复杂的晶体结构修饰。我们研究了在紫外和可见光照射下用于燃料生产的三电极光电化学系统中的界面电荷转移（IFCT）。在本研究中，我们研究了 Cu(II)/TiO2 光电极，并观察到阴极光响应。从 Cu(II)/TiO2 光阴极和 Pt 片中分别检测到 H2 和 O2 的释放，表明在没有添加任何牺牲剂的情况下发生了水分解反应。考虑到 IFCT 的概念，从 TiO2 价带到 Cu(II) 纳米团簇的直接电子激发引发了水分解反应。另一方面，Cr(III)/SrTiO3光电极表现出阳极光响应，表明在该光阳极上发生了O2析出；在这种情况下，电子直接从 Cr(III) 纳米团簇激发到 SrTiO3 的导带（反向传输路径）。我们预计这项研究有望进一步研究直接界面电荷转移，不仅适用于光催化剂，也适用于其他应用。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Direct imaging of visible-light-induced one-step charge separation at the chromium oxide/strontium titanate interface

氧化铬/钛酸锶界面可见光诱导一步电荷分离的直接成像

DOI：
10.1039/d1ta08950a
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
11.9
作者：
Wardhana Auf;ra Cakra;Yasuhara Sou;Yu Min;Yamaguchi Akira;Nagao Tadaaki;Ishii Satoshi;Miyauchi Masahiro
通讯作者：
Miyauchi Masahiro

Direct Observation of Interfacial Charge Excitation in Visible-light-active Cr2O3/SrTiO3 Photocatalytic System

可见光活性 Cr2O3/SrTiO3 光催化体系中界面电荷激发的直接观察

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Auf;ra Cakra Wardhana
通讯作者：
ra Cakra Wardhana

Direct Interfacial Excitation from TiO2 to Cu(II) Nanoclusters Enables Cathodic Photoresponse for Hydrogen Evolution under Visible‐Light Irradiation

TiO2 到 Cu(II) 纳米团簇的直接界面激发可实现可见光照射下析氢的阴极光响应

DOI：
10.1002/smll.202206893
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
13.3
作者：
Wardhana Auf;ra C.;Yamaguchi Akira;Adachi Kiyohiro;Hashizume Daisuke;Miyauchi Masahiro
通讯作者：
Miyauchi Masahiro

Elucidation of Interfacial Charge Excitation in Visible-light-active Cr2O3/SrTiO3 Photocatalyst System

可见光活性 Cr2O3/SrTiO3 光催化剂体系中界面电荷激发的阐明