近日，中國科學院金屬研究所劉崗研究員團隊的AMR述評文章“PbTiO3 Based Single-Domain Ferroelectric Photocatalysts for Water Splitting”在線發(fā)表。文章從鐵電極化誘導產(chǎn)生的體相內(nèi)建電場和極化表面出發(fā)，系統(tǒng)闡述了單疇鐵電半導體材料在光催化分解水制氫應(yīng)用中的顯著優(yōu)勢。以PbTiO3基單疇鐵電半導體材料為模型光催化材料，介紹了研究團隊在PbTiO3基單疇鐵電光解水制氫材料的可控制備、表面修飾、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建和Z型光解水系統(tǒng)組建等方面的相關(guān)研究進展，并對單疇鐵電光催化分解水制氫材料的設(shè)計和未來發(fā)展趨勢進行了展望。
文章內(nèi)容簡介 太陽能驅(qū)動光催化分解水制氫是構(gòu)建清潔可持續(xù)能源系統(tǒng)、助力實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的重要途徑之一。絕大多數(shù)半導體光催化材料由于缺少光生電荷定向遷移的內(nèi)在驅(qū)動力，使得光生電荷無序分布、復(fù)合嚴重，導致太陽能光催化制氫效率顯著低于實用化需求。單疇鐵電半導體材料具有單一取向的晶格自發(fā)極化，由此形成貫穿體相的內(nèi)建電場可驅(qū)動光生電子和空穴反向遷移，分別向正負極化表面富集實現(xiàn)空間分離，同時極化表面的屏蔽效應(yīng)會誘導缺陷位的空間選擇性分布和反應(yīng)離子的空間選擇性吸附，為高效光催化分解水制氫提供了理想的光物理特性，是一種極具應(yīng)用潛力的光解水制氫材料。鑒于此，我們研究團隊以PbTiO3基單疇鐵電半導體材料為模型光催化材料，結(jié)合前期在單疇PbTiO3納米片可控制備和選擇性光沉積助催化劑研究，以及利用鐵電屏蔽效應(yīng)，實現(xiàn)了氧空位的空間分布和分解水活性的調(diào)控、非對稱異質(zhì)結(jié)構(gòu)的定向生長和高效Z型光解水制氫系統(tǒng)的構(gòu)筑等系列研究工作基礎(chǔ)上，發(fā)表了關(guān)于PbTiO3基單疇鐵電光解水制氫材料研究進展的述評文章。 通訊作者簡介 中國科學院金屬研究所 劉崗 研究員 劉崗，現(xiàn)為中國科學院金屬研究所研究員、副所長。2003年本科畢業(yè)于吉林大學材料物理專業(yè)，2009年博士畢業(yè)于中國科學院金屬研究所，隨后留所工作至今。長期致力于太陽能光催化材料研究，發(fā)表論文190余篇，所發(fā)表論文被SCI引用3.1萬次，2017-2022年連續(xù)入選科睿唯安全球高被引學者；獲授權(quán)專利33項。承擔了國家重點研發(fā)計劃項目、國家杰出青年科學基金、英國皇家學會-牛頓高級學者基金等十余項。曾獲國家自然科學獎二等獎（第一完成人）、科學探索獎、中國青年科技獎、中國科學院青年科學家獎、中國化學會青年化學獎等十余項學術(shù)獎勵，入選英國皇家化學會會士（FRSC）等。任Wiley出版集團EcoEnergy、MetalMat副主編，任中國材料研究學會青年工作委員會和先進陶瓷分會委員會副主任，中國可再生能源學會光化學專委會副主任。
