近日,華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院清潔能源材料與器件團(tuán)隊在光分解純水制氫材料晶面結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)制方面取得新進(jìn)展,以晶態(tài)氧化物SrTiO3為模型材料,在固相合成體系中可控制備出大比例暴露優(yōu)勢晶面的高質(zhì)量單晶催化劑。相關(guān)成果在線發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。
各向異性SrTiO3單晶分解純水制取氫氣和氧氣 圖片來源于《美國化學(xué)會志》
在前期研究基礎(chǔ)上,團(tuán)隊發(fā)展了一種固相合成晶面調(diào)控策略,通過固態(tài)前驅(qū)體再結(jié)晶過程,可控制備暴露高活性{111}晶面的SrTiO3單晶光催化劑。預(yù)合成的低結(jié)晶度SrTiO3前驅(qū)體為固態(tài)再結(jié)晶的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程提供了良好的動力學(xué)環(huán)境;微量Al3+摻雜離子作為表面形貌調(diào)節(jié)劑,可以精確調(diào)控晶體的表面取向為可控百分比的{111}晶面。光激發(fā)電子-空穴對在{100}和{111}面之間實現(xiàn)了高效的各向異性分離,光解水制氫活性隨著{111}晶面暴露比例的增加而提高。由于優(yōu)異的結(jié)晶度、低缺陷密度和各向異性表面等結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,具有36.6%{111}晶面的SrTiO3單晶光催化劑以2:1的化學(xué)計量比實現(xiàn)了高效的光催化分解純水。
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