近日，西北工业大学李炫华教授等人构筑了CdTe量子点/V-In2S3异质结光催化剂，通过掺杂和量子效应协同调控，实现了多激子效应在光催化水分解领域的有效利用，最终获得了在350nm处114%的内量子效率和1.31%的太阳能-氢能转化效率。相关成果以“Internal quantum efficiency higher than 100% achieved by combining doping and quantum effects for photocatalytic overall water splitting”为题发表在《Nature Energy》上。
实验结果表明，通过优化掺杂原子掺杂量和量子点尺寸可以实现其能带结构的大范围精准调控，增强CdTe/V-In2S3异质结界面内建电场强度，为多激子的提取提供了强大驱动力。同时，CdTe/V-In2S3异质结In 5s和S 3p轨道杂化形成的界面态可以作为电子陷阱，实现光生热电子的捕获，降低热电子弛豫速率。在界面内建电场和界面态的协同作用下，CdTe量子点通过多激子效应产生的激子被有效提取，显著地提高了载流子分离效率和光催化活性。