ACS Catal: Ta3N5缺陷对光催化分解水的影响

纳米

2020-08-18

Ta₃N₅半导体具有光驱动光催化/光电化学水分解活性。有鉴于此，电子科技大学李严波、慕尼黑工业大学Ian D. Sharp等报道了对缺陷态Ta₃N₅进行光谱、理论计算相结合进行深入研究，发现了Ta₃N₅中的氧掺杂位点是浅施主掺杂，氮缺陷、还原态的Ta³⁺是深陷阱能级，氮缺陷、还原态的Ta³⁺是深陷阱能级，氮缺陷、Ta³⁺的位置分别在Ta₃N₅低于导带的~0.43和~0.64 eV附近。

本文要点：

（1）

Ta³⁺缺陷位点对光催化分解水起到抑制作用，因为该位点的能带位置低于水的还原电极电势。基于以上发现，作者通过一种H₂O₂处理方法，在Ta₃N₅光阳极上通过降低Ta³⁺缺陷态的数量改善光催化性能，实现了太阳能转化为氢气的效率达到2.25 %。

以上对Ta₃N₅材料中的缺陷态认识，为发展高性能光阳极、光催化剂提供了广泛经验。

作者介绍

李严波，分别于2005年，2007年于上海交通大学获学士学位，硕士学位，2010年于东京大学获博士学位。2010~2014年在东京大学做博士后工作，2014~2016年于劳伦斯-伯克利国家实验室做博士后，2016年起入职电子科技大学。

研究领域：半导体物理及半导体光电化学；薄膜及纳米材料合成（PVD、CVD、ALD）；光电催化水分解；太阳能电池；光电探测

网址：https://www.x-mol.com/groups/li_yanbo

参考文献

Jie Fu, Faze Wang, Yequan Xiao, Yisen Yao, Chao Feng, Le Chang, Chang-Ming Jiang, Viktoria Kunzelmann, Z. Wang, Alexander O. Govorov, Ian D. Sharp*, and Yanbo Li*

Identifying Performance-Limiting Deep Traps in Ta3N5 for Solar Water Splitting, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02648

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02648