二維鐵電材料由于具有獨特的性質,因此在光催化領域展示發展前景。但是人們對于2維鐵電材料的研究主要局限在面外極化鐵電材料的電勢差。
有鑒于此,東南大學管杰教授、李乃旭教授等報道通過從頭算理論計算研究面內極化對鐵電材料光催化劑分解水性能的影響。
本文要點
(1)
考慮了二維鐵電光催化劑的攜帶電荷疇壁(charged domain walls)存在,計算結果顯示電荷疇壁顯著的拓展了可見光區間的光吸收區域和吸收強度,鐵電疇的內建電場的電子/空穴驅動作用能夠促進光生電荷分離。帶電的疇壁能夠影響表面的催化活性位點,降低制氫反應和產氧反應的能壘。
(2)
由于這些作用,帶電二維疇壁改善了GeS光催化分解水的性能。這項研究為二維鐵電材料的應用提供經驗,發展了調節二維鐵電材料光催化性能的方法。
參考文獻
Miao Cheng, Yitao Si, Naixu Li*, and Jie Guan*, Synergy of Charged Domain Walls in 2D In-Plane Polarized Ferroelectric GeS for Photocatalytic Water Splitting, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c10760
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10760