Dat blijkt uit een studie gepubliceerd in het tijdschrift Science China Chemistry en onder leiding van prof. Rengui Li (State Key Laboratory of Catalysis, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences), is een duidelijk verschil in ladingsscheiding gevonden via het rationeel aanpassen van de morfologische symmetrie van BiVO₄ fotokatalysator.

Interessant genoeg voor octaëdrische BiVO₄ kristallen, fotogegenereerde elektronen en gaten kunnen worden gescheiden tussen randen en quasi-equivalente facetten. Echter, wat betreft de afgeknotte octaëdrische BiVO₄ hebben foto-gegenereerde elektronen de neiging om over te dragen naar {010} facetten, terwijl foto-gegenereerde gaten zich het liefst ophopen op {120} facetten, waardoor de ruimtelijke scheiding van foto-gegenereerde ladingen tussen verschillende facetten wordt gerealiseerd.

Morfologie-aanpassing van BiVO₄ kristallen leiden tot een aanzienlijk verbeterde fotogegenereerde ladingsscheidingsefficiëntie en fotokatalytische wateroxidatieactiviteit. Er wordt aangenomen dat het ingebouwde elektrische veld dat de scheiding van fotogegenereerde elektronen en gaten aanstuurt, wordt gemoduleerd door het afstemmen van de morfologische symmetrie van BiVO₄ kristallen.

"Bij de kunstmatige fotosynthese via fotokatalytische watersplitsing, die het directe gebruik en de opslag van zonne-energie in chemische brandstoffen mogelijk maakt, is foto-geïnduceerde ladingsoverdracht van een fotokatalysator naar katalytische oppervlaktelocaties van cruciaal belang om de efficiëntie van het gebruik van zonne-energie te garanderen", zegt Li.

"Daarom is het van groot belang om de invloed van morfologie en facet op de ladingsscheiding te onderzoeken. Gebaseerd op het eerdere onderzoek naar ruimtelijke ladingsscheiding tussen verschillende facetten in halfgeleiderkristallen, waarbij bismutvanadaat met een laag-symmetriestructuur als platform wordt genomen, is dit werk heeft de belangrijke rol van morfologische symmetrie bij ladingsscheiding onthuld, wat belangrijk is om het rationele ontwerp van kunstmatige fotokatalysatoren te vergemakkelijken."

Meer informatie: Yuting Deng et al, Afstemming van de morfologische symmetrie van bismut-vanadaat-fotokatalysatoren voor efficiënte ladingsscheiding, Science China Chemistry (2023). DOI:10.1007/s11426-023-1753-5

Aangeboden door Science China Press