光催化全解水是使用太阳能可持续制氢的策略,为了实现高效利用太阳能,这个反应需要使用可见光活性的半导体,这具有比较大的挑战。
有鉴于此,同济大学徐晓翔教授、中国科学院金属所刘岗研究员等报道F促进宽能带半导体Sr2TiO4的氮化,用于可见光全分解水。
本文要点:
(1)
与传统的氮化方法不同,F促进氮化能够引入高浓度N掺杂位点实现可见光区间的强吸收,以及产生低浓度缺陷(Ti3+和氧空穴),从而实现载流子的高效分离。
(2)
通过修饰一层Ti氧氢氧化物保护层,并且修饰RhCrOy助催化剂,这种光催化剂能够稳定的进行光催化全分解水,在420±20 nm的表观量子效率达到0.39 %,太阳能转化为氢的效率达到0.028 %。这项研究结果表明F促进氮化是有效的策略,为提升其他宽能带半导体材料的光催化活性提供指导。
参考文献
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