用於可見光催化三重結構螢石氧滷的導帶調控

2021-01-15 科學網

用於可見光催化三重結構螢石氧滷的導帶調控

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/13 15:40:42

日本京都大學Ryu Abe研究團隊揭示了用於用於可見光催化三重結構螢石氧滷的導帶調控機制。 相關研究成果於2021年1月8日發表在《美國化學會志》。

結構單元的發現為發展和調控固體材料的性質提供了新的機會。螢石型Bi2O2嵌段的化合物具有各種性質，包括無鉛鐵電和光催化性質。

在該項研究中，研究人員發現Bi2MO4Cl中的三層Bi2MO4塊（M=Bi，La，Y）與雙層Bi2O2塊不同，允許廣泛控制導帶。根據M，Bi2MO4嵌段被Bi–O鍵斷裂截斷，產生一系列n字形鏈結構（M=Bi，La，Y分別為n=1，2，∞）。因此，形成的鏈結構是導帶最小值（0.36到0.94 V vs SHE）變化的原因，這與Bi處是否存在鏡像對稱性有關。Bi2YO4Cl比最有效的Bi2O2基光催化劑具有更高的光導率，具有良好的可見光催化分解水的活性。

該研究擴展了增稠（2D到3D）和切割（2D到1D）螢石基塊的可能性，以實現所需的光催化和其他功能。

附：英文原文

Title: Conduction Band Control of Oxyhalides with a Triple-Fluorite Layer for Visible Light Photocatalysis

Author: Akinobu Nakada, Daichi Kato, Ryky Nelson, Hikaru Takahira, Masayoshi Yabuuchi, Masanobu Higashi, Hajime Suzuki, Maria Kirsanova, Naoji Kakudou, Cédric Tassel, Takafumi Yamamoto, Craig M. Brown, Richard Dronskowski, Akinori Saeki, Artem Abakumov, Hiroshi Kageyama, Ryu Abe

Issue&Volume: January 8, 2021

Abstract: The discovery of building blocks offers new opportunities to develop and control properties of extended solids. Compounds with fluorite-type Bi2O2 blocks host various properties including lead-free ferroelectrics and photocatalysts. In this study, we show that triple-layered Bi2MO4 blocks (M = Bi, La, Y) in Bi2MO4Cl allow, unlike double-layered Bi2O2 blocks, to extensively control the conduction band. Depending on M, the Bi2MO4 block is truncated by Bi–O bond breaking, resulting in a series of n-zigzag chain structures (n = 1, 2, ∞ for M = Bi, La, Y, respectively). Thus, formed chain structures are responsible for the variation in the conduction band minimum (0.36 to 0.94 V vs SHE), which is correlated to the presence or absence of mirror symmetry at Bi. Bi2YO4Cl shows higher photoconductivity than the most efficient Bi2O2-based photocatalyst with promising visible-light photocatalytic activity for water splitting. This study expands the possibilities of thickening (2D to 3D) and cutting (2D to 1D) fluorite-based blocks toward desired photocatalysis and other functions.

DOI: 10.1021/jacs.0c10288

Source: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10288

 

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