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研究概述

光催化性能主要由载流子分离效率决定。

利用电场增强载流子分离效率，从而提升催化性能，已成为一种有前景的方法。

然而，科研人员对电场作用下催化剂颗粒上的载流子行为还知之甚少。

基于此，2024年11月11日，山东师范大学唐波教授/李璐教授/安静华副教授在国际期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Electric-Field-Driven Redistribution of Carriers on Catalyst Particles to Improve Photocatalytic Performance》的研究论文。

在这里，研究人员首次使用具有高时空分辨率的单分子荧光显微镜，可视化了电场下催化剂颗粒上载流子的重新分布行为，这与电场的方向和强度密切相关。

研究人员进一步获得了由载流子诱导的光催化氧化还原反应的单分子动力学，结果表明，外部电场对转化过程和解吸过程有明显的调节作用，这归因于载流子的动态重新分布。

光催化析氢反应（HER）活性的提高，进一步证实了外部电场对光催化的影响。

该研究为电场对光催化活性的微观调控机制提供了新的见解，并为研究光催化过程中的结构-活性关系提供了新的方法。

图文解读

图1：外部电场对BiVO4光催化反应的影响

图2：通过单分子荧光显微镜观察了BiVO4晶体上的光催化反应

图3：电场对光催化反应动力学的影响

文献信息

Electric-Field-Driven Redistribution of Carriers on Catalyst Particles to Improve Photocatalytic Performance, Journal of the American Chemical Society, 2024.