金属卟啉调控异质结光电极电荷分布以增强载流子传输动力学的机制研究

本研究针对卟啉介导光电极界面电荷传输机制不明确的问题，来自国内的研究团队通过构建TiO2/Au/ZnTPPS4纳米复合材料，发现金属卟啉可通过改变电荷分布使光电流活性提升3.2倍，电荷转移速率常数达12.57×10?2 cm s?1，为光电化学能量转换提供了新策略。

　　

通过金属卟啉介导的电荷分布调控，研究人员在异质结光电极上实现了载流子传输动力学的显著增强。尽管卟啉作为界面电荷介质已被证明可提升光生电荷分离与光电化学（PEC）传输动力学，但其机制尤其是金属卟啉与无金属卟啉的电荷分布差异仍不明确。研究采用水热法构建了TiO₂/Au/锌卟啉（ZnTPPS₄）和TiO₂/Au/无金属卟啉（TPPS₄）纳米复合材料，发现TiO₂/Au/ZnTPPS₄的PEC活性达到对照组的3.2倍。借助扫描光电化学显微镜（SPECM）原位探针技术，直接观测到ZnTPPS₄的电荷转移速率常数高达12.57×10^?2 cm s^?1，较纯TiO₂（3.71×10^?2 cm s^?1）提升3.4倍。这项工作揭示了金属卟啉通过电荷重分布加速异质结电荷转移的机制，为高效光能转换材料设计提供了新思路。