大連化物所揭示鐵電光催化反應(yīng)的新機制
近日,中國科學(xué)院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部研究員李燦與研究員范峰滔等,通過構(gòu)筑雙極性電荷收集結(jié)構(gòu),促進鐵電光催化全分解水,揭示了鐵電光催化反應(yīng)的新機制。 在光催化過程中,提高太陽能轉(zhuǎn)化效率的核心問題是提高光生電子和空穴的分離效率,構(gòu)筑內(nèi)建電場是提高電荷分離的有效手段。由于自發(fā)的不對稱電荷分離和高于帶隙光電壓的特性,鐵電半導(dǎo)體材料被認為是太陽能光催化燃料生產(chǎn)的理想材料之一。前期工作中(Adv. Mater.),該團隊以單疇鐵電粒子為模型,探究了其中的電荷分離機制,發(fā)現(xiàn)自發(fā)極化引起的退極化場是其電荷分離的主要驅(qū)動力,這個電場貫穿整個單疇粒子,場強高達3.6kV/cm,是其他常見電場的數(shù)倍。然而,鐵電光催化劑受限于表面電荷提取的瓶頸,較難實現(xiàn)水的完全分解,光催化轉(zhuǎn)換效率遠低于理論預(yù)期。 |