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華南師范/濟大?Angew：首次報道！BiFeO3@COF Z-型異質(zhì)結(jié)高效整體水分解

太陽能驅(qū)動的整體水分解是產(chǎn)生可再生能源的理想方式，但是仍然具有挑戰(zhàn)性。基于此，華南師范大學(xué)蘭亞乾教授、濟南大學(xué)程新教授和李魁副教授（共同通訊作者）等人首次報道了通過共價鍵將共價有機骨架（COFs）和壓電材料結(jié)合，形成Z-型核@殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)，用于整體水分解。

在氨基官能化的BiFeO₃納米片上可控地生長通過席夫堿反應(yīng)獲得的優(yōu)異的可見光捕獲TpPa-1-COF，以構(gòu)建BiFeO₃@TpPa-1-COF核-殼雜化材料。受益于BiFeO₃納米片中內(nèi)建電場產(chǎn)生的極化電位分離載流子與TpPa-1-COF豐富的活性位點之間的協(xié)同效應(yīng)，極大提高了載流子的傳輸和應(yīng)用效率。其中，TpPa-1-COF有利于電子的俘獲，而BiFeO₃有利于空穴的聚集。

所制備的BiFeO₃@TpPa-1-COF（BFO@COF20-C）光催化劑在超聲波和模擬太陽光照射的激發(fā)下，H₂和O₂的產(chǎn)率分別為1416.4和708.2 μmol·h^-1·g^-1，優(yōu)于報道的光催化劑和壓電材料。密度泛函理論（DFT）計算表明，壓電效應(yīng)通過降低HER和OER的Gibbs自由能來促進水的反應(yīng)熱力學(xué)分裂，因此共同促成了BiFeO₃@TpPa-1-COF出色的光壓電催化整體水分解性能。該工作對于利用太陽能和機械能進行高效整體水分解具有重要的理論和應(yīng)用價值。

Piezo-Photocatalytic Synergy in BiFeO₃@COF Z-Scheme Heterostructures for High-Efficiency Overall Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202210700.

https://doi.org/10.1002/anie.202210700.

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