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光電化學分解水制氫有可能解決環境和能源問題的挑戰，通過單原子調控非共價相互作用能夠增強空穴捕獲促進光電化學性能，但是還沒有相關的報道。

有鑒于此，首都師范大學田洋教授等報道將Co-N₄單原子位點與2-氨基-5-氟苯甲酸（FAA），在BiVO₄基底上構筑非共價空穴捕獲層。

本文要點：

（1）

通過XAS表征、Kelvin探針原子力成像等表征技術以及理論計算，表明FAA分子配位能夠調節Co原子的局部配位結構，降低BiVO₄和空穴捕獲層之間的電荷轉移能壘，因此光生載流子得到更有效的分離，顯著改善光電催化水氧化的性能，在1.23 V實現5.47 mA cm^-2電流密度，這比以往報道的基于卟啉的BiVO₄光電極性能更好。

（2）

實驗和理論計算模擬驗證顯著增強的光電催化水氧化性能來自界面電荷轉移，而不是表面催化反應動力學。這項研究展示了單原子調控非共價相互作用以及促進空穴捕獲的方式增強光電催化水氧化活性。

參考文獻

Chuanqi Zhang, Yueyue Wang, Wenming Sun, Zhaorui Hua, Zicong Zhang, Shuyan Gong, Dingsheng Wang, Yang Tian, Tailoring Non-Covalent Interaction Via Single Atom to Boost Interfacial Charge Transfer Toward Photoelectrochemical Water Oxidation, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202410632

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202410632