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同濟徐曉翔ACS Nano: LaTaON2介孔單晶用于高效光催化水氧化和Z型全分解水

鈣鈦礦氮氧化物AM(O, N)₃(A=Ca、Sr、Ba、La；M=Ti、Nb和Ta)對太陽光具有很強的吸收性，而且在熱力學上適用于水氧化還原反應。但是，在多晶樣品的晶界處產生高缺陷濃度大大阻礙了載流子傳輸并減少了光載流子的擴散長度。

同濟大學徐曉翔團隊使用(Bi_0.75La_0.25)₄TaO₈Cl作為前體通過拓撲路線成功合成了LaTaON₂ PSC，并用其進行可見光光催化水氧化為O₂。

LaTaON₂多孔單晶(PSC)結合了結構相干性和多孔微結構，保證催化劑具有良好的光催化性能。PSC中沒有晶界確保了光生載流子從本體到表面的快速傳輸，從而減輕了光生載流子的復合。

多孔微結構不僅為光化學反應提供了充足的可觸及表面，而且還通過額外的光子反射/散射加強了光子-物質相互作用。

LaTaON₂ PSC在420±20 nm處的表觀量子效率(AQY)高達5.7%。在使用LaTaON₂ PSC作為O₂析出光催化劑的Z型系統中也實現了穩定的全水分解。

這些結果不僅證明了PSC促進了光生載流子的遷移，從而提供了卓越的光催化性能，而且為合成鈣鈦礦氧氮化物的PSC提供了新策略。

LaTaON₂ Mesoporous Single Crystals for Efficient Photocatalytic Water Oxidation and Z-Scheme Overall Water Splitting. ACS Nano, 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c06871

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