由于光催化分解水能够通过光能量分解水产生H2,因此受到了广泛关注。但是在实现工业化应用需要进一步提高催化活性。人们发展了各种方法尝试改善光催化活性,但是光催化剂中的缺陷位点、杂质位点是导致量子效率降低的主要原因,因此普遍认为发展缺陷/杂质含量较低的催化剂是改善催化剂活性的主要方法。有鉴于此,丰田工业大学Akira Yamakata、日本精细陶瓷研究中心Takafumi Ogawa、山口大学Yoshihisa Sakata等报道了在β-Ga2O3中进行Zn-Ca 分别在壳-核进行掺杂,有效的改善了光催化活性,在254 nm光激发中的量子效率达到71 %。
本文要点:
通过时间分辨IR吸收、第一性原理测试,验证了Zn、Ga在催化剂中引入中间间隙带隙,同时限域在此间隙态中的电子能够抑制电子-空穴复合。
参考文献
Akira Yamakata*, Junie Jhon M. Vequizo, Takafumi Ogawa*, Kosaku Kato, Shoya Tsuboi, Naohiro Furutani, Masahiro Ohtsuka, Shunsuke Muto, Akihide Kuwabara, and Yoshihisa Sakata*, Core–Shell Double Doping of Zn and Ca on β-Ga2O3 Photocatalysts for Remarkable Water Splitting, ACS Catal. 2021, 11, 1911–1919
DOI: 10.1021/acscatal.0c05104
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05104