曲阜師范大學張永政課題組 Materials Today Physics | 壓電光催化實現無鉛鹵化物雙鈣鈦太陽能和機械能轉化

一、【導讀】

壓電光電子效應涉及壓電性、光激發和半導體特性的三向耦合，是調控能帶彎曲和載流子遷移的基本機制，解釋了壓電光催化反應中的促進作用。然而，關于S-型異質結壓電光催化的現有研究主要集中在壓電性和半導體性質之間的耦合機制，以操縱載流子遷移，而對光激發誘導調控機制關注較少。

在此，來自曲阜師范大學的張永政團隊通過光裁剪輻照策略，研究ZnO/Cs₂AgBiBr₆納米棒陣列（ZC NRAs）S型異質結在壓電光催化中光激發誘導的載流子調控機制。相關論文以題為“The insight into the critical role of photoexcitation in manipulating charge carrier migration in piezo-photocatalytic S-scheme heterojunction”發表在Materials Today Physics上。文章第一作者為曲阜師范大學碩士生呂慧君。

二、【成果掠影】

ZnO被合理選擇用于構建壓電光催化S型異質結，因為其寬帶隙（3.23 eV）使得光激發狀態可以通過紫外輻射調制。n型Cs₂AgBiBr₆和n型ZnO之間的不同功函數使得Cs₂AgBiBr₆/ZnO S型異質結的形成成為可能，這通過利用原位X射線光電子能譜（ISIXPS）對異質結中載流子遷移路徑識別的得到了證實。通過在在模擬太陽光照射下，經過ZnO激發的優化ZC NRAs的降解動力學常數比在未經ZnO激發的裁剪光（λ>420nm）下高出2.52倍。在存在或缺乏ZnO光激發的情況下，壓電極化誘導的帶彎曲結構發生變化，這是增強壓電光催化S型異質結機制的基礎。

三、【核心創新點】

1.?利用無鉛鹵化物雙鈣鈦礦實現太陽能和機械能的壓電光催化轉化。

2.構建了ZnO/Cs₂AgBiBr₆納米棒陣列的壓電光催化S型異質結。

3.采用光調制輻照策略，研究光激發誘導的調制機制。

4.增強機制的帶彎曲結構在有無ZnO光激發的情況下發生變化。

?四、【數據概覽】

圖1? a) ZnO/Cs₂AgBiBr₆ NRAs 形貌

圖2? ZnO/Cs₂AgBiBr₆ NRAs 壓電性表征

圖3? 電荷載流子密度依賴的壓電效應和光源調制的光降解效率

圖4? ZnO/Cs₂AgBiBr₆ S型異質結壓電場和光源調制光催化機制示意圖

原文詳情：

Huijun Lv, Hongfei Yin, Tingjun Wang, Weiguang Lin, Chunyu Yuan, Qian Fei, Yujin Zhang, Dongdong Xiao, Xueyun Wang, Yongzheng Zhang, Ping Zhang, Qikun Xue,

The insight into the critical role of photoexcitation in manipulating charge carrier migration in piezo-photocatalytic S-scheme heterojunction, Materials Today Physics, Volume37, 2023,101212, ISSN 2542-5293, https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2023.101212.