前沿透视：电子自旋极化增强铁磁性ZnFe2O4光生载流子分离

研究高效光电化学(PEC)体系是实现太阳能转化的重要策略，其催化活性主要受其固有电子结构的调控。目前有很多研究集中在通过调整材料结构来实现电子自旋态的变化，从而在不同的应用中获得更好的性能。

有鉴于此，山东大学桑元华教授，刘宏教授和马衍东教授通过在ZnFe2O4 (ZFO)光电极引入阳离子无序和氧空位，使ZFO光电极具有较好的铁磁性。较强铁磁性的ZnFe2O4光电极，只需放置永磁体为光电极提供磁场，就能显著提高PEC性能。结果表明，阳离子无序和氧空位的引入，提高了自旋电子浓度，在磁场作用下会实现更多的电子自旋极化。处于自旋极化状态的电子在光激发过程中，电子和空穴形成相反的极化状态，空穴的极化会保持，而电子进入激发态后，由于超精细结构效应、自旋-轨道耦合效应等，会弛豫失去极化状态，即部分电子自旋方向发生反转。因为没有能够与之复合的、具有适当自旋方向的空穴存在，反转的电子向空穴的跃迁受阻，从而限制了光生电子空穴的复合。此外，电子自旋极化产生的磁电阻效应，降低了载流子输运的电阻，使更多的光生载流子分离并转移到催化活性表面，增强光电催化性能。本工作通过调控电子自旋极化增强光生载流子分离，扩展了磁场增强光催化性能的理论和材料体系。

文献链接：
Electron Spin Polarization-Enhanced Photoinduced Charge Separation in Ferromagnetic ZnFe2O4，ACS Energy Letters，2021

原文链接：
http://www.cailiaoniu.com/222043.html