Energ.Environ.Sci.：在TiO2單晶上的外延端面連接用於高效的光催化水分解

【引言】

由於形成連續的帶彎曲以促進電子轉移和載流子分離，金屬氧化物具有在不同襯底之間的混合連接或單個襯底的不同晶相之間的相連接的特性已經引起光催化應用的高度關注。控制金屬氧化物表面原子及其能帶結構的排列，配位，表面能和結構缺陷，是控制其光催化性能的關鍵因素。

【成果簡介】

近日，中國科學技術大學俞漢青、李群祥（共同通訊）等人提出了一種新的小面結點概念，並根據形狀修飾銳鈦礦TiO2單晶的共暴露晶面的協同作用進行了驗證。通過考慮共暴露面之間的原子和電子相互作用，密度泛函理論計算揭示了共暴露和面之間的II型能帶對齊的存在。該帶對準導致小面結的原位構建，以允許內置小面介質載流子轉移。由於不同暴露面之間的有效載流子分離，自構造的 / 面結顯示出比TiO2多晶體顯著增強的光化學氫生成的量子效率和催化性能。相關成果以題為「Epitaxial facet junction on TiO2 single crystals for efficient photocatalytic water splitting」發表在了Energ. Environ. Sci.上。

【圖文導讀】

圖1 顯微表徵

（a，d）掃描電子顯微鏡圖像

（b，c，e）低解析度和高解析度透射電子顯微鏡圖像

（f）選定區域電子衍射圖案

（g-i）掃描透射電子顯微鏡圖像

圖2 光譜分析

（a）在298K記錄的光致發光光譜

（b）77K 360nm激發下在480nm處監測的時間分辨光致發光光譜

（c）在+0.3V/SCE的過渡光電流

（d）陽極極化曲線

圖3 光催化水分解

（a-c）含和（d）不含Pt助催化劑的不同的/暴露比例的小面結合工程TiO2SCs上的光催化水分解

【小結】

該研究首次提出了一種新穎的用於多相光催化的小面結的概念，並且通過使用形狀匹配的TiO2SCs作為模型來闡明其提高光催化性能的性質和機理。這些研究結果為更強大，更有效的能源和環境應用開創了一個面向連接工程納米催化劑的新局面。

文獻鏈接：Epitaxial facet junction on TiO2 single crystals for efficient photocatalytic water splitting（Energ. Environ. Sci.,2018,DOI:10.1039/C7EE03482B）

本文由材料人新能源組Allen供稿，材料牛整理編輯。

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