曲阜师范大学张永政课题组 Materials Today Physics | 压电光催化实现无铅卤化物双钙钛太阳能和机械能转化

一、【导读】

压电光电子效应涉及压电性、光激发和半导体特性的三向耦合，是调控能带弯曲和载流子迁移的基本机制，解释了压电光催化反应中的促进作用。然而，关于S-型异质结压电光催化的现有研究主要集中在压电性和半导体性质之间的耦合机制，以操纵载流子迁移，而对光激发诱导调控机制关注较少。

在此，来自曲阜师范大学的张永政团队通过光裁剪辐照策略，研究ZnO/Cs₂AgBiBr₆纳米棒阵列（ZC NRAs）S型异质结在压电光催化中光激发诱导的载流子调控机制。相关论文以题为“The insight into the critical role of photoexcitation in manipulating charge carrier migration in piezo-photocatalytic S-scheme heterojunction”发表在Materials Today Physics上。文章第一作者为曲阜师范大学硕士生吕慧君。

二、【成果掠影】

ZnO被合理选择用于构建压电光催化S型异质结，因为其宽带隙（3.23 eV）使得光激发状态可以通过紫外辐射调制。n型Cs₂AgBiBr₆和n型ZnO之间的不同功函数使得Cs₂AgBiBr₆/ZnO S型异质结的形成成为可能，这通过利用原位X射线光电子能谱（ISIXPS）对异质结中载流子迁移路径识别的得到了证实。通过在在模拟太阳光照射下，经过ZnO激发的优化ZC NRAs的降解动力学常数比在未经ZnO激发的裁剪光（λ>420nm）下高出2.52倍。在存在或缺乏ZnO光激发的情况下，压电极化诱导的带弯曲结构发生变化，这是增强压电光催化S型异质结机制的基础。

三、【核心创新点】

1. 利用无铅卤化物双钙钛矿实现太阳能和机械能的压电光催化转化。

2.构建了ZnO/Cs₂AgBiBr₆纳米棒阵列的压电光催化S型异质结。

3.采用光调制辐照策略，研究光激发诱导的调制机制。

4.增强机制的带弯曲结构在有无ZnO光激发的情况下发生变化。

 四、【数据概览】

图1  a) ZnO/Cs₂AgBiBr₆ NRAs 形貌

图2  ZnO/Cs₂AgBiBr₆ NRAs 压电性表征

图3  电荷载流子密度依赖的压电效应和光源调制的光降解效率

图4  ZnO/Cs₂AgBiBr₆ S型异质结压电场和光源调制光催化机制示意图

原文详情：

Huijun Lv, Hongfei Yin, Tingjun Wang, Weiguang Lin, Chunyu Yuan, Qian Fei, Yujin Zhang, Dongdong Xiao, Xueyun Wang, Yongzheng Zhang, Ping Zhang, Qikun Xue,

The insight into the critical role of photoexcitation in manipulating charge carrier migration in piezo-photocatalytic S-scheme heterojunction, Materials Today Physics, Volume37, 2023,101212, ISSN 2542-5293, https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2023.101212.