Separação de Carga Controlada por Difusão em um Esquema Z Direcionado através da Heterointerface PDI/BiOI para Fotocatálise Driven por Luz Ultravioleta, Visível e Infravermelha

Resumo Construir heterojunções é uma abordagem eficiente para melhorar a separação de carga e otimizar a fotoreatividade. Embora os campos elétricos internos alinhados através da heterointerface sejam geralmente considerados a principal força motriz para a separação de carga, a separação de carga controlada por difusão também ocorre, o que é pouco investigado em heterojunções fotocatalíticas. Aqui, uma heterojunção de diidroxi-3,4,9,10-tetracarboxílico de perileno (PDI) e bismuto oxi-iodeto (BiOI) é elaboradamente fabricada por métodos de adsorção e reação em camadas iônicas sucessivas in situ (SILAR). Utilizando a microssonda de força de Kelvin (KPFM), a separação local de portadores de carga fotogerados através da heterointerface é mapeada diretamente, obedecendo a um mecanismo de esquema Z. Resultados experimentais e simulações teóricas revelam que as diferenças nas densidades eletrônicas entre PDI e BiOI possibilitam um processo de separação de carga controlada por difusão, que supera aquela dos campos elétricos internos através das heterointerfaces. Beneficiando-se da separação de carga efetiva impulsionada por uma força motriz controlada por difusão, esta heterojunção PDI/BiOI apresenta atividades fotocatalíticas superiores mesmo sob irradiação de luz infravermelha (IR). Estas descobertas destacam a importância da separação de carga controlada por difusão e também oferecem caminhos úteis para o design de fotocatalisadores de heterojunção de alto desempenho para aplicações práticas.