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半导体纳米颗粒/金属-有机骨架复合光催化体系中的位置效应
尚启超,房新佐,江海龙,张 群*
作者单位E-mail
尚启超 中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥 230026中国科学技术大学化学物理系量子信息与量子物理协同创新中心合肥 230026  
房新佐 中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥 230026中国科学技术大学化学系中国科学院软物质化学重点实验室苏州纳米科技协同创新中心合肥 230026  
江海龙 中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥 230026中国科学技术大学化学系中国科学院软物质化学重点实验室苏州纳米科技协同创新中心合肥 230026  
张 群* 中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥 230026中国科学技术大学化学物理系量子信息与量子物理协同创新中心合肥 230026 qunzh@ustc.edu.cn 
摘要:
本文采用超快瞬态吸收光谱技术研究了“半导体/金属-有机骨架(MOF)”复合体系中的位置效应. 半导体TiO2纳米颗粒被嵌入或担载于一种典型的MOF材料Cu3(BTC)2. 通过实时跟踪这两个复合体系中的电子动力学行为,发现半导体与MOF之间形成的界面态可作为高效的电子转移纽带,其效率与二组份的相对位置密切相关,从而导致这两个复合体系光催化CO2还原的性能差异. 本文对“半导体/MOF”复合体系中界面电子转移行为和效应的机理进行了解读,为基于MOF材料的光电化学应用提供了有益的设计思路.
关键词:  金属-有机骨架,光催化,超快光谱,瞬态吸收
DOI:10.1063/1674-0068/31/cjcp1803044
分类号:
基金项目:
Location Effect in a Photocatalytic Hybrid System of Metal-Organic Framework Interfaced with Semiconductor Nanoparticles
Qi-chao Shang,Xin-zuo Fang,Hai-long Jiang,Qun Zhang*
Abstract:
We report an ultrafast spectroscopy investigation that addresses the subtle location effect in a prototypical semiconductor-MOF hybrid system with TiO2 nanoparticles being incorporated inside or supported onto Cu3(BTC)2, denoted as TiO2@Cu3(BTC)2 and TiO2/Cu3(BTC)2, respectively. By tracking in real time the interface electron dynamics in the hybrid system, we find that the interface states formed between TiO2 and Cu3(BTC)2 can act as an ef-fective relay for electron transfer, whose effciency rests on the relative location of the two components. It is such a subtle location effect that brings on difference in photocatalytic CO2 reduction using the two semiconductor-MOF hybrids. The mechanistic understanding of the involved interface electron-transfer behavior and effect opens a helpful perspective for rational design of MOF-based hybrid systems for photoelectrochemical applications.
Key words:  Metal-organic framework, Photocatalysis, Ultrafast spectroscopy, Transient absorption