由于胶体有机纳米颗粒在水环境中的分散性，且在可见光区域内的强吸收性以及其组成材料的氧化还原电位可调性，使其成为一类极具潜力的析氢反应 (HER) 光催化剂。然而，当这些材料与水形成共享高界面面积的纳米粒子时，有机半导体中的电荷产生和积累对析氢反应的影响知之甚少。近日，科罗拉多大学Garry Rumbles、Obadiah G. Reid报道了电荷浓度限制有机纳米粒子光催化剂中的析氢速率。

本文要点：

1) 作者使用时间分辨微波电导率研究了由非富勒烯受体 EH-IDTBR 和共轭聚合物 PTB7-Th 的各种混合比例组成的水溶性有机纳米粒子和块状薄膜，并研究了组成、界面表面积之间的关系、载流子动力学和光催化活性。作者定量测量了由各种供体：受体混合比组合物组成的纳米粒子的析氢反应速率，并发现最活跃的混合比具有0.83% 的氢量子产率。

2) 此外，作者发现纳米粒子的光催化活性直接对应于电荷的产生，并且相对于具有相同材料成分的大块样品，纳米粒子具有3倍以上的长寿命累积电荷。这些结果表明，在大约3倍的太阳通量下，这些纳米粒子的催化活性受到电子和空穴浓度的限制，而不是有限数量的活性表面或界面处的催化速率。

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Max M. O'Connor et.al Charge Concentration Limits the Hydrogen Evolution Rate in Organic Nanoparticle Photocatalysts Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202210481

https://doi.org/10.1002/adma.202210481