Des scientifiques proposent une nouvelle stratégie de séparation des charges dans les photocatalyseurs ferroélectriques

Les ferroélectriques sont des candidats photocatalytiques pour la production de carburant solaire. Cependant, les performances des photocatalyseurs ferroélectriques sont souvent modérées et ne permettent pas d’obtenir une séparation globale de l’eau.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Li Can et le professeur Fan Fengtao du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une nouvelle stratégie de séparation de charge pour fabriquer des nanostructures interfaciales de collecte de charge sur domaines positifs et négatifs du ferroélectrique, ce qui permet la séparation de l’eau dans les photocatalyseurs ferroélectriques.

Cette étude a été publiée dans Communication Nature le 22 juillet.

Les chercheurs ont choisi le cristal à domaine unique ferroélectrique BaTiO3 et la nanoparticule Au comme système modèle pour mettre en évidence le mécanisme de séparation de charge à l’interface Au/BaTiO3. Ils ont observé que les électrons et les trous photogénérés s’accumulaient efficacement dans leur longueur de thermalisation (environ 50 nm) autour des nanoparticules d’Au situées respectivement dans les domaines positif et négatif d’un monocristal de BaTiO3.

Ils ont découvert que la longueur de thermalisation mesurée était une prescription expérimentale essentielle pour fabriquer des dispositifs photocatalytiques et photovoltaïques à haut rendement à l’échelle nanométrique. Avec cette conception de structure, les photocatalyseurs ferroélectriques construits pourraient effectuer une séparation photocatalytique globale de l’eau.

« La fabrication de structures bipolaires de collecte de charge sur des ferroélectriques pour obtenir une séparation globale de l’eau peut établir un paradigme pour l’utilisation des charges photogénérées énergétiques dans la conversion de l’énergie solaire », a déclaré le professeur Fan.