I en studie publicerad i tidskriften Science China Chemistry och ledd av Prof. Rengui Li (State Key Laboratory of Catalysis, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences), har en distinkt laddningsseparationsskillnad hittats genom att rationellt skräddarsy morfologisymmetrin hos BiVO4 fotokatalysator.
Intressant nog för oktaedrisk BiVO4 kristaller, fotogenererade elektroner och hål kan separeras mellan kanter och kvasi-ekvivalenta fasetter. Men som för trunkerad oktaedrisk BiVO4 , fotogenererade elektroner tenderar att överföras till {010} fasetter medan fotogenererade hål föredrar att ackumuleras på {120} fasetter, och på så sätt realiserar den rumsliga separationen av fotogenererade laddningar mellan olika fasetter.
Morfologisk anpassning av BiVO4 kristaller leder till en avsevärt förbättrad fotogenererad laddningsseparationseffektivitet och fotokatalytisk vattenoxidationsaktivitet. Det inbyggda elektriska fältet för att driva separationen av fotogenererade elektroner och hål anses vara modulerat genom att ställa in morfologisymmetrin hos BiVO4 kristaller.
"Bland artificiell fotosyntes via fotokatalytisk vattenklyvning som möjliggör direkt användning och lagring av solenergi till kemiska bränslen, är fotoinducerad laddningsöverföring från en fotokatalysator till katalytiska ytor avgörande för att säkerställa effektiviteten i solenergiutnyttjandet", säger Li.
"Därför är det av stor betydelse att utforska inverkan av morfologi och fasett på laddningsseparationen. Baserat på den tidigare forskningen om rumslig laddningsseparation mellan olika fasetter i halvledarkristaller, med vismutvanadat med lågsymmetristruktur som plattform, är detta arbete har avslöjat den viktiga roll morfologisk symmetri spelar i laddningsseparation, vilket är viktigt för att underlätta den rationella designen av artificiella fotokatalysatorer."
Mer information: Yuting Deng et al, Skräddarsy morfologisk symmetri av vismutvanadatfotokatalysatorer för effektiv laddningsseparation, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1753-5
Tillhandahålls av Science China Press
