开发具有窄禁带、高稳定性的半导体是实现太阳能到化学能转换的关键。以卤化物钙钛矿太阳能电池为代表的含碘化合物，由于其窄禁带和长寿命载流子而引起了人们的关注，但由于碘容易自氧化而被认为不适合于苛刻的光催化水分解。

近日，日本京都大学Ryu Abe，Hiroshi Kageyama报道了一种层状Sillén−Aurivillius碘氧化物，Ba₂Bi₃Nb₂O₁₁I，其不仅比它的氯化物和溴化物具有更宽的可见光范围，而且可以作为一种稳定的光催化剂用于高效水分解。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，钙钛矿构筑块中的O 2p轨道，而不是先前指出的萤石Bi₂O₂块中的O 2p轨道反常地推高了价带最大值，这可以通过碘的高极化率的修正的Madelung势来解释。此外，高极化的碘化物使Ba₂Bi₃Nb₂O₁₁I的载流子寿命更长，从而使其量子效率相比其氯化物和溴化物要高得多。

2）研究人员在以Ba₂Bi₃Nb₂O₁₁I为析氧光催化剂的碘基体系中，首次实现了可见光驱动的Z-方案水分解。

这项研究提供了一种新的策略，将可极化的“软”阴离子加入到层状材料的构筑块中，从而可以控制能带结构并改善可见光响应的载流子动力学。

参考文献

Kanta Ogawa, et al, Layered Perovskite Oxyiodide with Narrow Band Gap and Long Lifetime Carriers for Water Splitting Photocatalysis, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c02763

https://doi.org/10.1021/jacs.1c02763