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【Adv. Funct. Mater.】压电效应增强p-n结全光谱光电催化
发表日期: 2019-02-11 文章来源:
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  基于半导体材料的光电化学(PEC)催化技术是实现太阳能高效利用的有效方法之一,有望解决全球的环境问题与能源危机。目前纳米TiO2一直被认为是一种最重要的太阳能捕获和光电转换半导体进行研究。但是TiO2只能利用太阳光中的紫外部分,且其光生载流子易复合利用效率低。因此,作为光电化学分解制氢的光催化剂需要满足三个条件:1.光催化活性材料与衬底电极之间的直接接触,保证电子快速传输;2.全谱光催化,保证更大限度地利用太阳能。3.降低光生载流子符合率,提高载流子利用效率。目前通过压电效应构建高效的光电催化剂已经引起了广泛的研究,其能够增强载流子在金属与半导体、半导体与液体界面之间的传输,但是在调控p-n结处的载流子传输方面还尚无报道。 

  近日,中科院北京纳米能源与系统研究所李琳琳青年研究员、王中林院士研究团队与济南大学于欣副研究员团队在前期通过压电势调控肖特基结增强光催化抗菌的研究基础上(Nano Energy, 2018, 46, 29-38),设计了一种压电效应增强的p-n结型全光谱光电催化剂,具有高效的光电催化能力。该研究通过在n-TiO2p-Ag2O之间插入BaTiO3纳米层形成了多层同轴的纳米棒阵列光电阳极,通过极化中间层的BaTiO3成功的制备了压电效应增强的全光谱光电催化剂。中间层BaTiO3能够在界面处产生压电势,吸引n-TiO2产生的空穴与p-Ag2O产生的电子,从而降低了其载流子的复合率,提高了其分离能力,大大提高了光阳极的光电催化性能。本工作为压电效应增强光电催化提供了一种新的策略,为压电效应在半导体界面处调控载流子的研究提供了参考。 

  研究成果以题“Piezoelectric-Effect-Enhanced Full-Spectrum Photoelectrocatalysis in p–n Heterojunction”发表在近期的Adv. Funct. Mater. 2019, 1807279上。中科院北京纳米能源所博士生刘志荣与济南大学硕士生王龙伟是文章的并列第一作者。  

  文献链接:https://doi.org/10.1002/adfm.201807279 

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