Fotoelectroquímica en sistemas nanoestructurados: una discusión desde sus límites naturales

Abstract

Luego de reconocer que la respuesta fotoelectroquímica depende de la yuxtaposición de fenómenos de transferencia y de recombinación de las cargas fotogeneradas, y que dichos procesos representan límites naturales al comportamiento experimental, se discuten algunos aspectos fisicoquímicos que determinan el desempeño de una interfase semiconductor | electrolito, considerando específicamente la situación de un fotoánodo nanoestructurado. Setomó como caso de estudio la relación entre la respuesta experimental de transferencia electrónica y la recombinación en nanotubos de TiO2, presentando estos una modificación en la relación de fases anatasa y rutilo. Mediante el análisis de la respuesta potenciodinámica a elevados sobrepotenciales en relación a la teoría de Gärtner, además de la cuantificación del tiempo de vida de portadores debido al decaimiento fotoluminiscente a circuito abierto, resultó posible ilustrar la relación cualitativa entre la cinética de transferencia de carga y la desactivación radiativa, procesos que, siendo opuestos, determinan la respuesta fotoelectroquímica de estos fotoánodos nanoestructurados.ABSTRACTThe physicochemical aspects behind the performance of a semiconductor electrolyte interphase are discussed, addressing the fact that the photoelectrochemical response depends on the juxtaposition of two fundamental phenomena: charge-carriers transfer and recombination. Such phenomena define the natural limits of the experimental behavior. Considering TiO2 nanotubes as a special case of study to illustrate the photoelectrochemical behavior of nanostructured electrodes, the analysis of the potentiodynamic response at high overpotentials in relation to Gärtner´s theory shows how the incorporation of a different phase (rutile into anatase) can modulate the experimental response. The quantification of the lifetime of carriers with to photoluminescent decays at open circuit illustrates how the relationship between the kinetics of charge transfer and recombination determines the natural limitations of nanostructured photoanodes performance.

The physicochemical aspects behind the performance of a semiconductor | electrolyte interphase are discussed, addressing the fact that the photoelectrochemical response depends on the juxtaposition of two fundamental phenomena: charge-carriers transfer and recombination. Such phenomena define the natural limits of the experimental behavior. Considering TiO2 nanotubes as a special case of study to illustrate the photoelectrochemical behavior of nanostructured electrodes, the analysis of the potentiodynamic response at high overpotentials in relation to Gärtner's theory shows how the incorporation of a different phase (rutile into anatase) can modulate the experimental response. The quantification of the lifetime of carriers with to photoluminescent decays at open circuit illustrates how the relationship between the kinetics of charge transfer and recombination determines the natural limitations of nanostructured photoanodes performance.