ACS Catal：直接Z型光催化剂

纳米技术

2022-07-26

直接Z型异质结光催化剂具有II型能带连接，这种光催化剂能够将光生电子/空穴实现空间分离，而且保留光催化剂的强氧化还原能力，这种Z型光催化剂有助于解决能源和环境问题。传统方法依赖于界面电场搭建Z型光催化剂通常与实验情况并不一致，目前构建直接Z型结构光催化剂仍难以实现。

有鉴于此，南京邮电大学牛相宏、赵强、李兴鳌等报道通过DFT计算和激发态超快动力学模拟，发现Z型结构的形成与两个因素有关。

本文要点

（1）

通过系统性的对一系列铁电材料的异质结原型结构X₂Y₃ (X: Al, Ga, In; Y: S, Se, Te)、BCN半导体进行研究，发现Z型结构的形成原因可能有两个。

（2）

由于界面电场作用，弱氧化还原能力的光生电子和空穴在界面上复合显著增强；另一方面，对于强氧化还原能力的光生电子/空穴，较弱的界面非辐射耦合通道导致光生电子/空穴保留了较高的反应活性，因此光生电子/空穴的寿命可以从飞秒提升至数百纳秒。这项研究有助于深化Z型结构光催化剂的形成机理，而且为设计Z型光催化剂提供指导和帮助。

参考文献

Anqi Shi, Dazhong Sun, Xuemei Zhang, Shilei Ji, Longlu Wang, Xing’ao Li*, Qiang Zhao*, and Xianghong Niu*, Direct Z-Scheme Photocatalytic System: Insights into the Formative Factors of Photogenerated Carriers Transfer Channel from Ultrafast Dynamics, ACS Catal. 2022, 12, 9570–9578

DOI: 10.1021/acscatal.2c01959

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c01959