光催化全解水是使用太陽能可持續制氫的策略,為了實現高效利用太陽能,這個反應需要使用可見光活性的半導體,這具有比較大的挑戰。
有鑒于此,同濟大學徐曉翔教授、中國科學院金屬所劉崗研究員等報道F促進寬能帶半導體Sr2TiO4的氮化,用于可見光全分解水。
本文要點:
(1)
與傳統的氮化方法不同,F促進氮化能夠引入高濃度N摻雜位點實現可見光區間的強吸收,以及產生低濃度缺陷(Ti3+和氧空穴),從而實現載流子的高效分離。
(2)
通過修飾一層Ti氧氫氧化物保護層,并且修飾RhCrOy助催化劑,這種光催化劑能夠穩定的進行光催化全分解水,在420±20 nm的表觀量子效率達到0.39 %,太陽能轉化為氫的效率達到0.028 %。這項研究結果表明F促進氮化是有效的策略,為提升其他寬能帶半導體材料的光催化活性提供指導。
參考文獻
Yu, J., Huang, J., Li, R. et al. Fluorine-expedited nitridation of layered perovskite Sr2TiO4 for visible-light-driven photocatalytic overall water splitting. Nat Commun 16, 361 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-024-55748-z