Separación de carga en la interfaz meta/ferroeléctrica. un diagrama esquemático del fotocatalizador de metal/ferroeléctrico propuesto. b Topografía AFM de partículas de Au en un BaTiO3 cristal individual. Barra de escala, 200 nm. c LWF de Au/BTO en la oscuridad. Barra de escala, 200 nm. d LWF de Au/BTO bajo luz UV de 355 nm (0,5 mW/cm 2 ). Barra de escala, 200 nm. Las imágenes de perfil de la línea 1 (oscura) y 2 (luz ultravioleta) se tomaron a través de dos dominios ferroeléctricos antiparalelos de BTO. f Las imágenes de perfil de la línea 3 (oscura) y 4 (luz ultravioleta) se tomaron a través de dos dominios ferroeléctricos antiparalelos de Au/BTO. Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32002-y
Los ferroeléctricos son candidatos fotocatalíticos para la producción de combustible solar. Sin embargo, el rendimiento de los fotocatalizadores ferroeléctricos suele ser moderado y no puede lograr la división general del agua.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Li Can y el Prof. Fan Fengtao del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha propuesto una nueva estrategia de separación de carga para fabricar nanoestructuras colectoras de carga interfaciales en dominios positivos y negativos de ferroeléctrico, lo que permite la división del agua en fotocatalizadores ferroeléctricos.
Este estudio fue publicado en Nature Communications el 22 de julio.
Los investigadores eligieron el BaTiO3 ferroeléctrico cristal de un solo dominio y nanopartícula de Au como sistema modelo para resaltar el mecanismo de separación de carga en Au/BaTiO3 interfaz. Observaron que los electrones y huecos fotogenerados se acumulaban eficientemente dentro de su longitud de termalización (alrededor de 50 nm) alrededor de nanopartículas de Au ubicadas en los dominios positivo y negativo de un BaTiO3 monocristal, respectivamente.
Descubrieron que la longitud de termalización medida era una prescripción experimental esencial para fabricar dispositivos fotovoltaicos y fotocatalíticos de alta eficiencia en la nanoescala. Con este diseño de estructura, los fotocatalizadores ferroeléctricos construidos podrían realizar la división fotocatalítica del agua en general.
"La fabricación de estructuras colectoras de carga bipolares en ferroeléctricos para lograr la división general del agua puede establecer un paradigma para utilizar las cargas energéticas fotogeneradas en la conversión de energía solar", dijo el profesor Fan. El fotocatalizador sensible a la luz visible amplia aumenta la división del agua solar
