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李新勇Nano Energy：BaTiO3@ZnIn2S4異質(zhì)結(jié)構(gòu)助力光催化析氫與芐胺的C-N偶聯(lián)

光催化制取氫氣（H₂）是解決全球人工光合作用能源和環(huán)境問題的一種潛在途徑，但不可避免地使用孔清除劑導(dǎo)致成本增加和廢物的產(chǎn)生。然而，由于光生載流子的分離效率低，表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢，沒有助催化劑的光催化活性并不理想。

近日，大連理工大學(xué)李新勇教授（通訊作者）等人報(bào)道了在沒有任何助催化劑的情況下巧妙地構(gòu)建了一種分層壓電Z-型BaTiO₃@ZnIn₂S₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑。

其中，Z-型的電子轉(zhuǎn)移路徑保持了光生電子和空穴的強(qiáng)氧化還原能力，也提供了電荷載流子和表面氧化還原區(qū)的空間分離。對比純BaTiO₃和ZnIn₂S₄，設(shè)計(jì)良好的氧化還原區(qū)使BaTiO₃@ZnIn₂S₄具有最低的析氫和C-N偶聯(lián)能壘。

值得注意的是，壓電效應(yīng)可以進(jìn)一步加速Z-型BaTiO₃@ZnIn₂S₄異質(zhì)結(jié)構(gòu)中光產(chǎn)生載流子的分離和轉(zhuǎn)移。因此，利用壓電效應(yīng)和Z-型異質(zhì)結(jié)構(gòu)的多重優(yōu)勢，通過機(jī)械能和太陽光的耦合利用，獲得了高光催化活性的C-N耦合產(chǎn)物（5593 μmol g^-1）和H₂（8041 μmol g^-1）。

Piezkotronic effect and Hierarchical Z-scheme Heterostructure Stimulated Photocatalytic H₂ Evolution Integrated with C-N coupling of Benzylamine. Nano Energy, 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106349.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106349.

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