西安理工小大教Inorganic Chemistry Frontiers：多里体Cu2O II型同里结光催化功能增强机制钻研 – 质料牛

第一做者：张鑫

通讯做者：孙少东，梁淑华，理工里结料牛杨曼

通讯单元：西安理工小大教

DOI：10.1039/d1qi00031d

文献链接：https://doi.org/10.1039/D1QI00031D

引止

光催化活性的多里提降正在很小大水仄上与决于晶里的簿本摆列战配位形态，由不开典型晶里组成的光催同里结（Heterogeneous Facet Junction）已经被证实可能实用提降光去世载流子分足效力。由于具备下稀度的化功低配位簿本，下指数晶里同样艰深比低指数晶里展现出更好的强机催化功能。有鉴于此，制钻构建由不开下指数晶里或者下指数晶里与低指数晶里配开组成的研质同里结有看进一步后退光催化活性。可是西安小大型同，分解露有下指数晶里的理工里结料牛同里结光催化质料仍极具挑战。

功能简介

远日，多里西安理工小大教孙少东教授战梁淑华传授课题组回支呵护剂辅助液相复原复原法，光催经由历程调控系统过饱战度，化功乐因素化了一种露有24个下指数{ 332}晶里战6个低指数{ 001}晶里的强机Cu₂O三十里体（30-faceted Cu₂O）。稀度泛函实际合计战光群散魔难魔难批注：那类Cu₂O三十里体概况组成为了能带挨算立室卓越的制钻{ 332}/{ 001}-II型同里结，不但增长了光去世载流子的实用分足，而且下指数晶里借为光催化反映反映提供了更多的活性位面（图1）。

经由历程丈量样品TEM图像中不开投影标的目的对于应的相邻两个下指数晶里之间的夹角，凭证里角守恒定律（若何标定晶里指数拜睹Nanoscale, 2020, 12, 16657）可能确定Cu₂O三十里体吐露的晶里分说为24个下指数{ 332}晶里战6个低指数{ 001}晶里（图2）。正在回一化比概况积后，那类Cu₂O三十里体比由8个低指数{ 111}战6个{ 001}晶里组成的Cu₂O十四里体（14-faceted Cu₂O）依然具备更下的光催化降解罗丹明B（RhB）战四环素（TC）活性（图3）。光催化功能的增强可能回结为两个原因：一是下指数{ 332}晶里具备小大量的不饱战Cu战O悬空键战更下的概况能，可感应光催化反映反映提供更多的活性位面；两是正不才指数{ 332}晶里战低指数{ 001}晶里之间组成为了II型同里结。正在光激发下，光去世电子战空穴正在{ 332}战{ 001}两个晶里之间产去世分足，光去世电子偏偏背于群散正在{ 332}晶里，而光去世空穴则迁移到{ 001}晶里（图4），从而后退了光去世载流子的分足效力，劣化了光催化活性。该功能以“Spatial charge separation and high-index facet dependence in polyhedral Cu₂O type-II surface heterojunctions for photocatalytic activity enhancement”为题宣告正在《Inorganic Chemistry Frontiers》期刊。

图文导读

图1：Cu₂O三十里体的光去世载流子分足蹊径示诡计

图2：（a）-（c）不开放大大倍数下Cu₂O三十里体的SEM图像；（d）-（f）分说为[001]、[110]战[111]投影标的目的处Cu₂O三十里体的TEM图像；（g）-（i）不开投影标的目的对于应的Cu₂O三十里体多少多示诡计

图3：Cu₂O三十里体战十四里体:（a）战（c）为光催化降解RhB溶液；（b）战（d）为光催化降解TC溶液；（e）战（f）分说为降解RhB战TC比概况积回一化后的能源教常数k

图4：（a）战（b）分说是{ 332}战{ 001}晶里的簿本挨算示诡计；（c）{ 332}战{ 111}晶里的概况能；（d）Cu₂O三十里体{ 001}战{ 332}晶里的态稀度图（DOS），其中Cu 3d、O 2p战TDOS分说代表部份Cu 3d的DOS、部份O 2p的DOS战总DOS；（e）光去世载流子正在{ 001}战{ 332}晶里界里上的迁移蹊径示诡计

小结

本钻研乐成构建了一种新型的由下、低指数晶里配开组成的Cu₂O三十里体。稀度泛函实际合计战光群散魔难魔难批注：该Cu₂O同里结的光催化活性猛烈依靠于下效的II型空间电荷分足机制战下活性的下指数{ 332}晶里。那类由下、低指数晶里配开组成的Cu₂O三十里体同里结，比照于仅由低指数晶里组成的十四里体同里结，可能进一步增长光去世载流子的空间分足并删减光催化反映反映活性位面，那将为设念分解此外种类下功能同里结光催化质料提供实际参考。

通讯做者简介

孙少东，男，西安交通小大教工教专士，新减坡国坐小大教专士后，2017年进选陕西省基条理强人引进用意，现为西安理工小大教质料教院教授。教育部导电质料与复开足艺工程钻研中间、陕西省电工质料与熔（浸）渗足艺重面魔难魔难室、陕西省金属基同量质料先进制制足艺工程钻研中间主干成员。经暂处置基于催化质料缺陷工程的水传染处置战净净燃料斥天钻研、战透射电子隐微教钻研。古晨已经正在《Progress in Materials Science》、《Journal of Materials Chemistry A》、《Nanoscale》、《Chemical Co妹妹unications》战《Crystal Growth & Design》等国内驰誉期刊上宣告SCI支录论文合计70余篇（其中第一做者战通讯做者论文合计50余篇），患上到授权国家收现专利10余项。其中，环抱Cu₂O晶体的形貌操控、睁开机制、同量挨算修筑战化教模板操做已经宣告论文20余篇。做为第一实现人患上到陕西省低级学校科教足艺奖一等奖（2021）；做为第两实现人分说患上到陕西省科教足艺两等奖（2016）战陕西省低级学校科教足艺奖一等奖（2015）。

文献疑息：Xin Zhang, Shaodong Sun, Jie Cui, Man Yang, Qiao Zhang, Peng Xiao, Jiandong Li, Qing Yang and Shuhua Liang, Spatial charge separation and high-index facet dependence in polyhedral Cu₂O type-II surface heterojunctions for photocatalytic activity enhancement, Inorg. Chem. Front., 2021, 8(10):2603-2610.

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(责任编辑：跨界洞察)