证据表明,ΔS‡控制了从解剖体TiO2到分子受体的界面电子转移动力学
Ludovic Troian-Gautier1, Brian N DiMarco1, Renato N Sampaio1
1Department of Chemistry, University of North Carolina at Chapel Hill , Chapel Hill, North Carolina 27599, United States.
染料敏感的太阳能电池中的电子重组是关键的损失途径. 这项研究量化了对三胺受体的电子转移动力学,揭示了不利的驱动在TiO2接口的缓慢重组.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 摄影化学
背景情况:
- TiO2 中的界面电子重组是染料敏感太阳能电池 (DSSC) 和水氧化的关键损失机制.
- 了解这一过程的动力学对于提高设备效率至关重要.
研究的目的:
- 从TiO2到氧化三胺 (TPA) 接受器的界面电子转移的动力学量化.
- 研究TPA结构和定对重组率和激活能量的影响.
- 阐明对重组障碍的热力学贡献 (激活能量和).
主要方法:
- 在70°C温度范围内对界面电子转移的动态测量.
- 确定激活能量 (Ea) 和激活度 (ΔS‡) 的阿雷尼乌斯和艾灵分析.
- 使用各种TPA衍生物:溶解的甲基-TPA (Me-TPA),表面固的4-[N,N-di(p-tolyl) 氨基]基酸 (a-TPA),以及一种共连接的TPA敏感剂 (RuTPA).
主要成果:
- 重组的激活能量在11 ± 1 kJ mol-1 (Me-TPA) 到27 ± 1 kJ mol-1 (RuTPA) 之间.
- 与溶解的Me-TPA相比,表面固定的a-TPA具有更高的激活能量 (22 ± 1 kJ mol-1).
- 对所有系统的Eyring分析显示了大,负的激活值,表明重组存在显著的障碍.
结论:
- 在染料敏感的TiO2接口中观察到的缓慢电子重组动力的主要贡献者是不利的热因素.
- 与溶解的受体相比,将TPA受体与TiO2表面或敏感剂定或共价连接会降低激活的.
- 这些发现为优化界面电荷转移提供了基本的见解.
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