Separazione di carica all'interfaccia meta/ferroelettrica. un diagramma schematico del fotocatalizzatore metallo/ferroelettrico proposto. b Topografia AFM di particelle Au su un BaTiO3 cristallo singolo. Barra della scala, 200 nm. c LWF di Au/BTO al buio. Barra della scala, 200 nm. d LWF di Au/BTO con luce UV a 355 nm (0,5 mW/cm 2 ). Barra della scala, 200 nm. e Le immagini del profilo della linea 1 (scuro) e 2 (luce UV) sono state acquisite su due domini ferroelettrici antiparalleli di BTO. f Le immagini del profilo della linea 3 (scuro) e 4 (luce UV) sono state acquisite su due domini ferroelettrici antiparalleli di Au/BTO. Credito:Comunicazioni sulla natura (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32002-y
I ferroelettrici sono candidati fotocatalitici per la produzione di combustibili solari. Tuttavia, le prestazioni dei fotocatalizzatori ferroelettrici sono spesso moderate e non possono ottenere la scissione complessiva dell'acqua.
Di recente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Li Can e dal Prof. Fan Fengtao del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha proposto una nuova strategia di separazione di carica per fabbricare nanostrutture di raccolta di carica interfacciale su domini positivo e negativo del ferroelettrico, che consente la scissione dell'acqua nei fotocatalizzatori ferroelettrici.
Questo studio è stato pubblicato su Nature Communications il 22 luglio.
I ricercatori hanno scelto il ferroelettrico BaTiO3 cristallo a dominio singolo e nanoparticella di Au come sistema modello per evidenziare il meccanismo di separazione della carica a Au/BaTiO3 interfaccia. Hanno osservato che elettroni e lacune fotogenerati si accumulavano efficientemente all'interno della loro lunghezza di termalizzazione (circa 50 nm) attorno alle nanoparticelle di Au situate nei domini positivo e negativo di un BaTiO3 cristallo singolo, rispettivamente.
Hanno scoperto che la lunghezza di termalizzazione misurata era una prescrizione sperimentale essenziale per la fabbricazione di dispositivi fotocatalitici e fotovoltaici ad alta efficienza su scala nanometrica. Con questo progetto di struttura, i fotocatalizzatori ferroelettrici costruiti potrebbero eseguire la scissione dell'acqua complessiva fotocatalitica.
"La fabbricazione di strutture bipolari di raccolta della carica sui materiali ferroelettrici per ottenere la scissione complessiva dell'acqua può stabilire un paradigma per l'utilizzo delle cariche fotogenerate energetiche nella conversione dell'energia solare", ha affermato il prof. Fan. + Esplora ulteriormente
