染料敏化TiO2纳晶体系激发态振动相干效应对光致电子转移速率的影响

蒋礼林 卢喜银 宋云飞 刘伟龙 杨延强

引用本文: 蒋礼林, 卢喜银, 宋云飞, 刘伟龙, 杨延强. 染料敏化TiO2纳晶体系激发态振动相干效应对光致电子转移速率的影响[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201207192 shu
Citation:  JIANG Li-Lin, LU Xi-Yin, SONG Yun-Fei, LIU Wei-Long, YANG Yan-Qiang. Effects of Excited State Vibrational Coherence on Photo-Induced Electron Transfer Rates in Dye-Sensitized Nanocrystalline TiO2[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201207192 shu

染料敏化TiO2纳晶体系激发态振动相干效应对光致电子转移速率的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20973050, 21173063, 21003033) (20973050, 21173063, 21003033)

    广西自然科学青年基金(2012GXNSFBA053012) (2012GXNSFBA053012)

    广西教育厅科研基金(200103YB140, 200807LX015) (200103YB140, 200807LX015)

    中国工程物理研究院科学与技术发展基金(2010B0101001) (2010B0101001)

    冲击波与爆轰物理重点实验室基金(9140C67130208ZS75)资助项目 (9140C67130208ZS75)

摘要:

基于激发态电子占有率表达式和Frank-Condon 因子唯象公式, 当染料激发态振动能级单模振动频率为0.2 eV和TiO2纳晶半导体导带宽为1.4 eV时, 从理论上研究了取不同重组能、注入能级位置和初始振动波包时激发态振动能级间振动相干效应对光致电子转移速率的影响. 与文献的理论结果比较, 证实了唯象公式的合理性, 其相关修正参数分别为A=16, B=0.4735, C=0.1. 本文的工作将为进行光致电子转移速率的实验研究和染料敏化太阳能电池的应用研究提供理论基础和指导.

English

    1. [1]

      (1) Hagfeldt, A.; Gratzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49. doi: 10.1021/cr00033a003

      (1) Hagfeldt, A.; Gratzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49. doi: 10.1021/cr00033a003

    2. [2]

      (2) Kamat, P. V. Chem. Rev. 1993, 93, 267. doi: 10.1021/cr00017a013(2) Kamat, P. V. Chem. Rev. 1993, 93, 267. doi: 10.1021/cr00017a013

    3. [3]

      (3) Nozik, A. J.; Memming, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13061.doi: 10.1021/jp953720e(3) Nozik, A. J.; Memming, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13061.doi: 10.1021/jp953720e

    4. [4]

      (4) Zhao, G. J.; Han, K. L. Accounts Chem. Res. 2012, 45, 404. doi: 10.1021/ar200135h(4) Zhao, G. J.; Han, K. L. Accounts Chem. Res. 2012, 45, 404. doi: 10.1021/ar200135h

    5. [5]

      (5) Mao, M.;Wang, J. B.; Xiao, Z. F.; Dai, S. Y.; Song, Q. H. Dyes and Pigments 2012, 94, 224. doi: 10.1016/j.dyepig.2012.01.011(5) Mao, M.;Wang, J. B.; Xiao, Z. F.; Dai, S. Y.; Song, Q. H. Dyes and Pigments 2012, 94, 224. doi: 10.1016/j.dyepig.2012.01.011

    6. [6]

      (6) Gao, F. F.;Wang, Y.; Shi, D.; Zhang, J.;Wang, M. K.; Jing, X.Y.; Humphry-Baker, R.;Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel,M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10720. doi: 10.1021/ja801942j(6) Gao, F. F.;Wang, Y.; Shi, D.; Zhang, J.;Wang, M. K.; Jing, X.Y.; Humphry-Baker, R.;Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel,M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10720. doi: 10.1021/ja801942j

    7. [7]

      (7) Jiang, L. L.; Song, Y. F.; Liu,W. L.; Yu, G. Y.; He, X.;Wang, Y.;Wu, H. L.; Yang, Y. Q. Acta Phys. Sin. 2012, 61, 090505. [蒋礼林, 宋云飞, 刘伟龙, 于国洋, 何兴, 王阳, 吴红琳, 杨延强. 物理学报, 2012, 61, 090505.](7) Jiang, L. L.; Song, Y. F.; Liu,W. L.; Yu, G. Y.; He, X.;Wang, Y.;Wu, H. L.; Yang, Y. Q. Acta Phys. Sin. 2012, 61, 090505. [蒋礼林, 宋云飞, 刘伟龙, 于国洋, 何兴, 王阳, 吴红琳, 杨延强. 物理学报, 2012, 61, 090505.]

    8. [8]

      (8) Nitzan, A.; Ratner, M. A. Science 2003, 300, 1384. doi: 10.1126/science.1081572(8) Nitzan, A.; Ratner, M. A. Science 2003, 300, 1384. doi: 10.1126/science.1081572

    9. [9]

      (9) Cheng, H.; Dong, J. Z.; Chao, H.; Yao, J. H.; Cao, Y. A. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 850. [程辉, 董江舟, 巢晖, 姚江宏, 曹亚安. 物理化学学报, 2012, 28, 850.] doi: 10.3866/PKU.WHXB2012020111(9) Cheng, H.; Dong, J. Z.; Chao, H.; Yao, J. H.; Cao, Y. A. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 850. [程辉, 董江舟, 巢晖, 姚江宏, 曹亚安. 物理化学学报, 2012, 28, 850.] doi: 10.3866/PKU.WHXB2012020111

    10. [10]

      (10) Hannappel, T.; Burfeindt, B.; Storck,W.;Willig, F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 6799. doi: 10.1021/jp971581q(10) Hannappel, T.; Burfeindt, B.; Storck,W.;Willig, F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 6799. doi: 10.1021/jp971581q

    11. [11]

      (11) Ramakrishna, S.;Willig, F. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 68. doi: 10.1021/jp991428r(11) Ramakrishna, S.;Willig, F. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 68. doi: 10.1021/jp991428r

    12. [12]

      (12) Zimmermann, C.;Willig, F.; Ramakrishna, S.; Burfeindt, B.;Pettinger, B.; Eichberger, R.; Storck,W. J. Phys. Chem. B 2001,105, 9245. doi: 10.1021/jp011106z(12) Zimmermann, C.;Willig, F.; Ramakrishna, S.; Burfeindt, B.;Pettinger, B.; Eichberger, R.; Storck,W. J. Phys. Chem. B 2001,105, 9245. doi: 10.1021/jp011106z

    13. [13]

      (13) Ramakrishna, S.;Willig, F.; May, V.; Knorr, A. J. Phys. Chem. B2003, 107, 607. doi: 10.1021/jp027104b(13) Ramakrishna, S.;Willig, F.; May, V.; Knorr, A. J. Phys. Chem. B2003, 107, 607. doi: 10.1021/jp027104b

    14. [14]

      (14) Gundlach, L.; Felber, S.; Storck,W.; Galoppini, E.;Wei, Q.;Willig, F. Res. Chem. Intermed. 2005, 31, 39. doi: 10.1163/1568567053146841(14) Gundlach, L.; Felber, S.; Storck,W.; Galoppini, E.;Wei, Q.;Willig, F. Res. Chem. Intermed. 2005, 31, 39. doi: 10.1163/1568567053146841

    15. [15]

      (15) Persson, P.; Lundqvist, M. J.; Ernstorfer, R.; ddard,W. A.;Willig, F. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 441. doi: 10.1021/ct050141x(15) Persson, P.; Lundqvist, M. J.; Ernstorfer, R.; ddard,W. A.;Willig, F. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 441. doi: 10.1021/ct050141x

    16. [16]

      (16) Jean, J. M.; Friesner, R. A.; Fleming, G. R. J. Chem. Phys. 1992,96, 5827. doi: 10.1063/1.462858(16) Jean, J. M.; Friesner, R. A.; Fleming, G. R. J. Chem. Phys. 1992,96, 5827. doi: 10.1063/1.462858

    17. [17]

      (17) Kühn, O.; May, V.; Schreiber, M. J. Chem. Phys. 1994, 101,10404. doi: 10.1063/1.467921(17) Kühn, O.; May, V.; Schreiber, M. J. Chem. Phys. 1994, 101,10404. doi: 10.1063/1.467921

    18. [18]

      (18) Fuchs, C.; Schreiber, M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 1023. doi: 10.1063/1.471946(18) Fuchs, C.; Schreiber, M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 1023. doi: 10.1063/1.471946

    19. [19]

      (19) Bixon, M.; Jortner, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1470. doi: 10.1063/1.474500(19) Bixon, M.; Jortner, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1470. doi: 10.1063/1.474500

    20. [20]

      (20) Ramakrishna, S.;Willig, F.; May, V. J. Chem. Phys. 2001, 115,2743. doi: 10.1063/1.1386433(20) Ramakrishna, S.;Willig, F.; May, V. J. Chem. Phys. 2001, 115,2743. doi: 10.1063/1.1386433

    21. [21]

      (21) Jean, J. M. J. Chem. Phys. 1994, 101, 10464. doi: 10.1063/1.467864(21) Jean, J. M. J. Chem. Phys. 1994, 101, 10464. doi: 10.1063/1.467864

    22. [22]

      (22) Wynne, K.; Reid, G. D.; Hochstrasser, R. M. J. Chem. Phys.1996, 105, 2287. doi: 10.1063/1.472097(22) Wynne, K.; Reid, G. D.; Hochstrasser, R. M. J. Chem. Phys.1996, 105, 2287. doi: 10.1063/1.472097

    23. [23]

      (23) Ramakrishna, G.; Ghosh, H. N. J. Phys. Chem. B 2001, 105,7000. doi: 10.1021/jp011291g(23) Ramakrishna, G.; Ghosh, H. N. J. Phys. Chem. B 2001, 105,7000. doi: 10.1021/jp011291g

    24. [24]

      (24) Lee, K. E.; mez, M. A.; Elouatik, S.; Demopoulos, G. P.Langmuir 2010, 26, 9575. doi: 10.1021/la100137u(24) Lee, K. E.; mez, M. A.; Elouatik, S.; Demopoulos, G. P.Langmuir 2010, 26, 9575. doi: 10.1021/la100137u

    25. [25]

      (25) Ghosh, H. N. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10382. doi: 10.1021/jp9918611(25) Ghosh, H. N. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10382. doi: 10.1021/jp9918611

    26. [26]

      (26) Fujishima, A. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0(26) Fujishima, A. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0

    27. [27]

      (27) O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737. doi: 10.1038/353737a0(27) O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737. doi: 10.1038/353737a0

    28. [28]

      (28) Nazeeruddin, M. K.; Angelis, F. D.; Fantacci, S.; Selloni, A.;Viscardi, G.; Liska, P.; Ito, S.; Takeru, B.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16835. doi: 10.1021/ja052467l(28) Nazeeruddin, M. K.; Angelis, F. D.; Fantacci, S.; Selloni, A.;Viscardi, G.; Liska, P.; Ito, S.; Takeru, B.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16835. doi: 10.1021/ja052467l

    29. [29]

      (29) Ramakrishna, S.;Willig, F.; May, V. Chem. Phys. Lett. 2002,351, 242. doi: 10.1016/S0009-2614(01)01376-8

      (29) Ramakrishna, S.;Willig, F.; May, V. Chem. Phys. Lett. 2002,351, 242. doi: 10.1016/S0009-2614(01)01376-8

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  715
  • 文章访问数:  2537
  • HTML全文浏览量:  60
文章相关
  • 发布日期:  2012-10-17
  • 收稿日期:  2012-04-24
  • 网络出版日期:  2012-07-19
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章