华南师范/济大Angew：首次报道！BiFeO3@COF Z-型异质结高效整体水分解

华算老司机 • 2022年10月5日上午4:11 • 顶刊 • 阅读 11

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华南师范/济大Angew：首次报道！BiFeO3@COF Z-型异质结高效整体水分解

太阳能驱动的整体水分解是产生可再生能源的理想方式，但是仍然具有挑战性。基于此，华南师范大学兰亚乾教授、济南大学程新教授和李魁副教授（共同通讯作者）等人首次报道了通过共价键将共价有机骨架（COFs）和压电材料结合，形成Z-型核@壳异质结构，用于整体水分解。

在氨基官能化的BiFeO₃纳米片上可控地生长通过席夫碱反应获得的优异的可见光捕获TpPa-1-COF，以构建BiFeO₃@TpPa-1-COF核-壳杂化材料。受益于BiFeO₃纳米片中内建电场产生的极化电位分离载流子与TpPa-1-COF丰富的活性位点之间的协同效应，极大提高了载流子的传输和应用效率。其中，TpPa-1-COF有利于电子的俘获，而BiFeO₃有利于空穴的聚集。

所制备的BiFeO₃@TpPa-1-COF（BFO@COF20-C）光催化剂在超声波和模拟太阳光照射的激发下，H₂和O₂的产率分别为1416.4和708.2 μmol·h^-1·g^-1，优于报道的光催化剂和压电材料。密度泛函理论（DFT）计算表明，压电效应通过降低HER和OER的Gibbs自由能来促进水的反应热力学分裂，因此共同促成了BiFeO₃@TpPa-1-COF出色的光压电催化整体水分解性能。该工作对于利用太阳能和机械能进行高效整体水分解具有重要的理论和应用价值。

Piezo-Photocatalytic Synergy in BiFeO₃@COF Z-Scheme Heterostructures for High-Efficiency Overall Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202210700.

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