Atomlagenbegrenzte Dotierung für atomare Einblicke in die Wasseraufspaltung bei sichtbarem Licht

Zusammenfassung Ein Modell der in atomaren Schichten eingeschlossenen Dotierung wird vorgeschlagen, um atomare Einblicke in die Wirkung der Dotierung auf die Photokatalyse zu erhalten. Co-Dotierung, die in drei atomaren Schichten von In 2 S 3 eingeschlossen ist, wurde mit einer lamellaren hybriden Zwischenstrategie umgesetzt. Dichtefunktional-Berechnungen zeigen, dass die Einführung von Co-Ionen mehrere neue Energieniveaus und eine erhöhte Zustandsdichte am Minimum der Leitungsbandkante zur Folge hat, was zu einer drastisch erhöhten Absorption von sichtbarem Licht und einer dreimal höheren Trägerkonzentration führt. Die ultrakurze transiente Absorptionsspektroskopie zeigt, dass die Elektronentransferzeit von etwa 1,6 ps vom Valenzband zu neu gebildeten lokalisierten Zuständen auf die Co-Dotierung zurückzuführen ist. Der 25-fache Anstieg der durchschnittlichen Erholungslebensdauer wird als verantwortlich für die erhöhte Elektron-Loch-Trennung angesehen. Das synthetisierte Co-dotierte In 2 S 3 (drei atomare Schichten) erzeugt einen Photostrom von 1,17 mA cm −2 bei 1,5 V vs. RHE, was fast 10- und 17-mal höher ist als bei dem perfekten In 2 S 3 (drei atomare Schichten) bzw. dem Massenequivalent.