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BaTiO3 纳米晶体中的铁电极化控制光电化学水氧化和光催化析氢
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-08-16 , DOI: 10.1021/jacs.3c03762
Samutr Assavachin 1 , Frank E Osterloh 1
Affiliation  

铁电 (FE) 半导体(例如 BaTiO 3)在施加电场后支持残余极化,从而促进光生电荷载流子的分离。在这里,我们首次展示了钛酸钡纳米晶体的有限元增强光催化析氢和光电化学水氧化。通过水热合成TiO 2和氢氧化钡获得了铁电四方结构类型的纳米晶体,产率为63%。钽基板上的BaTiO 3纳米晶体薄膜在紫外光 (60 mW cm –2 ) 照射下在 1.23 V RHE 下表现出 0.141 mA cm –2的水氧化光电流。垂直于薄膜平面的52.8 kV cm –1电极化会使光电流增加 2 倍或减少 3.5 倍,具体取决于场极性。它还将起始电位移动 -0.15 或 +0.09 V,并修改表面光电压信号。最后,暴露在电场下使Pt/BaTiO 3的H 2析出速率提高约1.5倍,并且提高了银在纳米晶体的(001)面上光沉积的选择性。所有 FE 增强都可以通过将样品加热到 BaTiO 3的居里温度以上来消除。这些发现可以通过有限元偶极子引起的材料空间电荷层电势降的变化来解释。利用铁电效应增强氢析出和水氧化的能力对于开发用于燃料转换系统的改进太阳能具有潜在意义。



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更新日期:2023-08-16
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