近日,中国地质大学(北京)黄洪伟教授课题组,综述了典型的传统铁电体光催化剂,介绍了其结构特性、极性来源以及在光催化领域的应用,总结了常用的极性调控方法与催化性能提升策略,提出了传统铁电体在光催化领域的发展前景与挑战。
人类社会对传统化石能源的使用与日俱增,带来了严重的能源问题和环境问题。因此迫切需要开发环境友好的手段,同时缓解能源与环境问题。光催化技术能够通过可再生和环境友好的方式同时缓解能源危机和环境压力,为可持续发展提供了良好的开端,但过低的效率限制了其实际应用。基于铁电体的特性,越来越多的传统铁电体被开发作为高效光催化剂。为了促进铁电体光催化剂的发展,本文综述了铁电体在光催化反应中的重要作用及其最新应用。
图1. 典型铁电体分类与光催化应用示意图。 首先,根据铁电体的结构进行分类,将传统的铁电体分为钙钛矿型结构、铋基层状结构和其它结构,揭示了其极性和电荷分离驱动力的来源,详述了结构与性能的关系与常用的极性调控方法(图1和2)。 图2. 钨酸铋、钼酸铋、钛酸铋、铌酸铋锶晶体结构示意图与钨酸铋SEM图。 随后本文介绍了铁电体在光催化领域的主要应用,包括污染物降解、水分解和CO2光还原,着重介绍了铁电体光催化剂与传统光催化剂的区别、极性在光催化反应中所起的作用以及铁电体光催化剂性能提升的有效策略。 最后,作者总结了目前铁电体在光催化领域的最新研究进展、面临的挑战以及未来的发展方向,为今后铁电半导体作为高效、高选择性光催化剂提供了一些参考,也为其机理的揭示提供了更深入的认识与理解。 论文信息: Ferroelectrics in photocatalysis Lizhen Liu, Hongwei Huang 文章的第一作者是中国地质大学(北京)的博士研究生刘丽珍 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202103975