Ru-P pair sites boost charge transport in hematite photoanodes for exceeding 1% efficient solar water splitting
Notice bibliographique
Résumé
Fast transport of charge carriers in semiconductor photoelectrodes are a major determinant of the solar-to-hydrogen efficiency for photoelectrochemical (PEC) water slitting. While doping metal ions as single atoms/clusters in photoelectrodes has been popularly used to regulate their charge transport, PEC performances are often low due to the limited charge mobility and severe charge recombination. Here, we disperse Ru and P diatomic sites onto hematite (DASs Ru-P:Fe 2 O 3 ) to construct an efficient photoelectrode inspired by the concept of correlated single-atom engineering. The resultant photoanode shows superior photocurrent densities of 4.55 and 6.5 mA cm −2 at 1.23 and 1.50 V RHE , a low-onset potential of 0.58 V RHE , and a high applied bias photon-to-current conversion efficiency of 1.00% under one sun illumination, which are much better than the pristine Fe 2 O 3 . A detailed dynamic analysis reveals that a remarkable synergetic ineraction of the reduced recombination by a low Ru doping concentration with substitution of Fe site as well as the construction of Ru-P bonds in the material increases the carrier separation and fast charge transportation dynamics. A systematic simulation study further proves the superiority of the Ru-P bonds compared to the Ru-O bonds, which allows more long-lived carriers to participate in the water oxidation reaction. This work offers an effective strategy for enhancing charge carrier transportation dynamics by constructing pair sites into semiconductors, which may be extended to other photoelectrodes for solar water splitting.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».