MOF för halvledare

Vårt projekt

Ytmodifieringen av halvledare kan förbättra fotoelektrokemisk prestanda genom att främja effektiv överföring av gränsytladdningar och den kemiska immobiliseringen av MOF-tunna filmer, eftersom ytbeläggningen kan ge många extra fördelar. Denna hybridfotokatod drar fördel av halvledare genom att skörda solenergi för att absorbera fotoner och driva redoxreaktionerna till en lägre energikostnad, medan MOF ger väldefinierade avstämbara aktiva platser och långsiktig stabilitet.

I vårt senaste arbete odlade vi framgångsrikt en UiO-typ Zr(NDI) MOF och lyfte fram MOF:s roll för att främja laddningsseparation och förbättra fotovolt (Figur 3). Vi visade också att fångade minoritetsladdningsbärare kunde translokera genom MOF genom att hoppa och slutligen kan extraheras av en elektronacceptor i lösning.

Skildring av arbetsprincipen för en halvledare av p-typ belagd med en NDI-baserad MOF-tunnfilm. Bilden visar energinivåerna för valensen och ledningsbandet samt quasi Fermi-nivåerna efter belysning.

Figurtext: Balans av steady-state foton (I0), gränsytelektronöverföring (jtr), rekombination (jrec) och diffusionskontrollerad laddning (Fq) flöden med en yttillväxt MOF tunn film. EVB och ECB är de energetiska positionerna för valens- och ledningsbandet, EF,p och EF,n är kvasi-Fermi-nivåerna för hålen respektive elektronerna, Vph är halvledarfotospänningen och Efilm är den elektrokemiska potentialen för MOF-filmen. Linkerns molekylära struktur visas till höger. Med tillstånd från Nat. Commun. 2020, 11, 5819.

Utvalda referenser

• Beiler, A. M.; McCarthy, B. D.; Johnson, B. A.; Ott, S. Enhancing Photovoltages at p-Type Semiconductors through a Redox-Active Metal-Organic Framework Surface Coating. Nat. Commun. 2020, 11, 5819. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19483-5