Новая стратегия разделения зарядов в сегнетоэлектрических фотокатализаторах
Недавно исследовательская группа под руководством профессора Ли Цаня и профессора Фань Фэнтао из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) предложила новую стратегию разделения зарядов для изготовления межфазных собирающих заряд наноструктур на положительные и отрицательные домены сегнетоэлектрика, что позволяет расщеплять воду в сегнетоэлектрических фотокатализаторах. Это исследование было опубликовано в Nature Communications 22 июля.
Разделение заряда на границе раздела мета/сегнетоэлектрик. Принципиальная схема предлагаемого металл/сегнетоэлектрического фотокатализатора.
б АСМ-топография частиц Au на монокристалле BaTiO 3 . Масштабная линейка, 200 нм.
c LWF Au/BTO в темноте. Масштабная линейка, 200 нм.
d LWF Au/BTO в УФ-свете с длиной волны 355 нм (0,5 мВт/см 2 ). Масштабная линейка, 200 нм.
e Линия 1 (темная) и 2 (ультрафиолетовый свет) изображения профилей были получены через два антипараллельных сегнетоэлектрических домена BTO.
f Линия 3 (темная) и 4 (ультрафиолетовый свет) изображения профилей были получены через два антипараллельных сегнетоэлектрических домена Au/BTO.
Предоставлено: Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32002-y
Сегнетоэлектрики являются фотокаталитическими кандидатами для производства солнечного топлива. Однако характеристики сегнетоэлектрических фотокатализаторов часто средние и не могут обеспечить полное расщепление воды.
Недавно исследовательская группа под руководством профессора Ли Цаня и профессора Фань Фэнтао из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) предложила новую стратегию разделения зарядов для изготовления межфазных собирающих заряд наноструктур на положительные и отрицательные домены сегнетоэлектрика, что позволяет расщеплять воду в сегнетоэлектрических фотокатализаторах.
Это исследование было опубликовано в Nature Communications 22 июля.
Исследователи выбрали сегнетоэлектрический монодоменный кристалл BaTiO 3 и наночастицы Au в качестве модельной системы, чтобы продемонстрировать механизм разделения зарядов на границе раздела Au/BaTiO 3 . Они обнаружили, что фотогенерированные электроны и дырки эффективно накапливаются в пределах их длины термализации (около 50 нм) вокруг наночастиц Au, расположенных в положительных и отрицательных доменах монокристалла BaTiO 3 соответственно.
Они обнаружили, что измеренная длина термализации была важным экспериментальным рецептом для изготовления высокоэффективных фотокаталитических и фотоэлектрических устройств на наноуровне. С такой структурой сконструированные сегнетоэлектрические фотокатализаторы могут осуществлять фотокаталитическое полное расщепление воды.
«Изготовление биполярных структур, собирающих заряды, на сегнетоэлектриках для достижения полного расщепления воды может установить парадигму использования энергетических фотогенерируемых зарядов в преобразовании солнечной энергии», — сказал профессор Фан.
