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周小元/甘立勇/余丹梅Nano Energy:小平面工程促進CO2光還原的空間電荷分離

周小元/甘立勇/余丹梅Nano Energy:小平面工程促進CO2光還原的空間電荷分離
通過光催化合成將CO2轉化為燃料似乎是緩解當前能源危機的一種很有前景的方法。但如今從微觀層面了解光生電荷分離仍然是一個挑戰,因為它為設計高性能光催化劑提供了基石。
基于此,重慶大學周小元、甘立勇余丹梅等通過小平面工程揭示了光生電荷分離/轉移與晶體結構之間的關系。
周小元/甘立勇/余丹梅Nano Energy:小平面工程促進CO2光還原的空間電荷分離
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通過在水熱過程中調節pH值,構建了一系列具有(001)或(010)主要暴露面以及不同側面暴露率的BiOBr納米片。發現各向異性晶面的暴露允許光生電子和空穴分別轉移到側面和主要暴露的小面上,這歸因于不同小面之間形成的結(即小面結)。
周小元/甘立勇/余丹梅Nano Energy:小平面工程促進CO2光還原的空間電荷分離
在具有(010)/(102)面結的BiOBr-5中,電子轉移速率(kET)和效率(ηET)分別為3.658×106 s-1和54.09%,優于具有(001)/(110)面結的BiOBr-1。BiOBr-5的電子轉移速度快、轉移效率高,使得在人工日光下CO2光還原具有高CO釋放速率。
這種增強是由小面結而不是主要暴露的小面引起的,從而改善了光生載流子分離。小面結保證了小面結兩側發生空間電荷分離,并允許氧化和還原反應獨立發生。這項工作為通過暴露小平面的協同工程來控制電荷傳輸行為鋪平了道路。
Facet Junction of BiOBr Nanosheets Boosting Spatial Charge Separation for CO2 Photoreduction. Nano Energy, 2021. DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106671

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