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Processos eletroquímicos heterogêneos, incluindo a divisão fotoeletroquímica da água para evoluir hidrogênio e oxigênio usando semicondutores revestidos de eletrocatalisadores, são impulsionados pelo acúmulo de portadores de carga e, assim, pelos gradientes de potencial eletroquímico interfacial que promovem a transferência de carga. Técnicas eletroquímicas convencionais medem/controlam potenciais no substrato condutivo ou contato ôhmico do semicondutor, mas não conseguem isolar processos e potenciais eletroquímicos na superfície durante a operação. Vou discutir como a ponta do nanoeletrodo de um cantiléver de microscópio de força atômica pode efetivamente detectar o potencial eletroquímico superficial de eletrocatalisadores que revestem fotoelétrodos semicondutores durante a operação. Esses dados podem ser combinados com medidas elétricas ex-situ, espectroscopia e abordagens de caracterização de materiais para fornecer uma imagem física abrangente de como elétrons e lacunas excitados podem ser efetivamente separados e contatos de catalisador/semicondutor. Essa nova compreensão é particularmente importante para o design de partículas fotocatalisadoras onde medições elétricas diretas das propriedades da interface catalisador/semicondutor não são possíveis. Nestes sistemas, estamos aplicando técnicas espectroscópicas, por exemplo, espectroscopia de fotoelétrons de raios X em pressão ambiente e espectroscopia do efeito Stark para entender a distribuição de potencial elétrico e eletroquímico e como contatos heterogêneos adaptativos em escala nanométrica podem ser controlados para projetar sistemas fotocatalíticos de alto desempenho.
Boettcher et al. (Sex,) estudaram esta questão.