開發(fā)用于太陽能燃料生產(chǎn)的混合陰離子半導(dǎo)體引起了廣泛的興趣，但硝基鹵化物基光催化劑仍然缺乏。
基于此，中科院大連化學(xué)物理研究所章福祥研究員和日本東京工業(yè)大學(xué)Kazuhiko Maeda（共同通訊作者）等人報道了一種帶隙約2.3 eV、缺陷密度較低的層狀亞硝基鹵化物β-ZrNBr，在可見光照射下具有光催化水還原、水氧化和CO2還原的多功能。
為深入了解擴展可見光響應(yīng)，通過DFT計算研究了β-ZrNBr的能帶結(jié)構(gòu)和投影態(tài)密度（PDOS）。在此過程中，基于JCPDS#046-0288的單元參數(shù)構(gòu)建了初始模型結(jié)構(gòu)（a=3.635 ?，b=3.635 ?，α=β=90°，γ=120°）。
β-ZrNBr的價帶最大值和導(dǎo)帶最小值位于不同的K點，表明其間接半導(dǎo)體特性。β-ZrNBr的理論帶隙小于3.0 eV，與UV-vis結(jié)果顯示的可見光響應(yīng)能力一致。
β-ZrNBr的導(dǎo)帶主要由Zr 4d電子態(tài)組成，與ZrO2的導(dǎo)帶相似，但其價帶主要由N 2p和Br 4p軌道組成，而不是O 2p軌道，應(yīng)該是價帶顯著向上以及擴展可見光吸收的原因。
此外，由于寬的層間距離和層間占據(jù)的溴離子阻擋了激發(fā)電子的跳躍，導(dǎo)帶中的激發(fā)電子往往被限制在ZrN板中。因此，將β-ZrNBr剝離成納米片是提高其電子轉(zhuǎn)移效率的有效策略。
Layered β-ZrNBr Nitro-Halide as Multifunctional Photocatalyst for Water Splitting and CO2 Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202214273.
https://doi.org/10.1002/anie.202214273.
