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范峰滔Nature子刊：双极电荷收集结构助力铁电光催化剂实现整体水分解

时间：2022-08-06 来源： 浏览：

范峰滔Nature子刊：双极电荷收集结构助力铁电光催化剂实现整体水分解

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由于单向电荷分离和高于间隙的光电压，铁电体被认为是太阳能燃料生产的优秀光催化候选材料。尽管有明确的理论基础，但在铁电体中使用光生电荷进行高效太阳能转换仍然是一项长期挑战。因此，在铁电基半导体中设计良好的微/纳米结构在太阳能转换中具有重要意义。
近日， 中科院大连化物所范峰滔 课题组提出了一种在金属/铁电界面处制造纳米电荷收集结构的方法，以在Au阵列修饰的BaTiO 3 单晶上实现整体水分解。
研究人员在铁电半导体衬底的表面上制造具有适当密度的六边形阵列的金颗粒；单个金粒子是增强的电荷收集和利用点，助催化剂可以在光照下选择性地沉积在金颗粒上。在热化长度内集中的光生电荷可以促进光催化活性，相反，光催化还原和氧化反应可以分别在正极和负极铁电畴上进行空间分离。因此，在光催化水分解的情况下，析氢反应和析氧反应可以同时发生。
由于高能光生电荷，制备的Au阵列/BTO光催化剂显示出优异的光催化整体水分解性能。光催化反应表明，Au/BTO表现出比纯BTO更高的活性；尽管钙钛矿BTO显示出热力学合适的能带和大量电荷分离来分解水，但通过BTO进行的整体水分解效果仍不尽人意，这再次强调了在热化长度内利用铁电体中的光生电荷的重要性。
Bipolar Charge Collecting Structure Enables Overall Water Splitting on Ferroelectric Photocatalysts. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32002-y
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