JACS：氧空位和铁电极化对PbTiO3光催化全解水的影响

NavyLIu

2022-10-27

铁电材料由于其自发极化，为光生电荷的空间分离建立了固有的内部电场，因此在光催化水分离领域具有巨大的应用前景。然而，铁电极化通常伴随着一些固有缺陷，特别是氧空位，其对光催化的影响还未被充分理解和调节。近日，中国科学技术大学刘刚研究了氧空位和铁电极化对PbTiO₃光催化全解水的影响。

本文要点：

1) 作者通过理论和实验相结合，研究了氧空位对单畴PbTiO₃光催化行为的影响。结果表明，负极化（001）面中的氧空位是水氧化成O₂的活性位点，而无缺陷位点将H₂O₂作为氧化产物。

2) 用PbTiO₃/Rh/Cr₂O₃进行光催化全解水时，435 nm处的表观量子产率为0.025%，该性能远优于对于单一未掺杂的金属氧化物基光催化剂。此外，单PbTiO₃中的电荷分离条件适当地反映了氧空位、极化强度和光催化活性之间的强相关性，这为设计高效的铁电光催化剂及其水氧化还原反应路径提供了有用的指导。

参考文献：

Wan Gedeng et.al Photocatalytic Overall Water Splitting over PbTiO₃ Modulated by Oxygen Vacancy and Ferroelectric Polarization JACS 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c08177

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c08177