缺陷密度依赖的激发态钌(II)三二亚胺配合物向缺陷调控氧化物半导体的电子注入

摘要： 由吸光染料和宽禁带氧化物半导体基底组成的染料敏化太阳能电池及光催化剂作为太阳能转化手段已被广泛研究。虽然氧化物表面缺陷对激发态染料分子向氧化物的电子注入效率有显著影响，但在任何染料敏化体系中，缺陷对电子注入过程的影响尚未完全阐明。本研究通过吸附在不同缺陷密度氧化物基底（HCa2Nb3O10纳米片和非化学计量比SrTiO3）上的发光Ru(II)配合物，系统评估了电子向缺陷的注入情况。利用这些氧化物，通过时间分辨发射光谱观测到吸附态Ru(II)配合物的电子注入过程。研究表明：激发态Ru(II)配合物向氧化物的电子注入既受氧化物缺陷密度影响，也与Ru(II)配合物的激发态氧化电位(Eox*)相关。随着氧化物缺陷密度增加，电子注入明显加速；而由于陷阱填充效应，氧化物电子密度增加会抑制电子注入。即使Ru(II)配合物的Eox*比氧化物导带边电位更正，采用缺陷氧化物时仍可检测到向缺陷的电子注入。基于缺陷密度、氧化物能级及Ru(II)配合物Eox*值，我们详细讨论了电子注入过程。总体结果表明：通过改变发光复合染料的Eox*，可以评估氧化物表面缺陷态的电位。