期刊名稱：Advanced Functional Materials

影響因子：18.808

作者：崔傑，張鑫，黃洪偉，楊曼，楊變，楊卿，梁淑華，孫少東

論文介紹：

異麵結是指由兩種或兩種以上晶麵包絡組成的聚形單晶結構。與單形單晶結構和傳統異質結相比，異麵結中相鄰晶麵的協同效應能夠實現光生載流子（電子-空穴對）在同一材料不同晶麵間的定向遷移，有利於促進光生載流子分離進而提高光催化活性，故近年來異麵結光催化材料備受關注。常見的異麵結是由兩種晶麵組成的單晶微納米材料（稱為二元異麵結），其光生載流子分離通常遵循Type II機製。2019年研究人員發現了三元異麵結中光生載流子的連續定向分離機製，進一步激發了人們對複雜異麵結中光生載流子分離機製的研究興趣。然而，四元異麵結的光生載流子分離機製尚不清楚。本文采用前驅體輔助液相還原法，成功製備了含有6個{100}、8個{111}、12個{110}晶麵和24個高指數{522}晶麵的五十麵體Cu₂O（四元異麵結），含有6個{100}、8個{111}和12個{110}晶麵的二十六麵體Cu₂O（三元異麵結），含有6個{100}和12個{110}晶麵的十八麵體Cu₂O（二元異麵結）。光催化降解四環素測試發現：三種異麵結在歸一化比表麵積後的催化活性大小次序為，四元異麵結 > 三元異麵結 > 二元異麵結。為解釋這一現象，本文基於“密度泛函理論的第一性原理計算”，獲得了Cu₂O {100}、{110}、{111}和{522}四種晶麵的態密度，揭示了由不同晶麵帶邊相對位置誘發的異麵結效應，即{100}/{110}/{111}/{522}四元異麵結為光生載流子提供了一種獨特的雙“串聯-並聯”分離路徑，相比於{100}/{110}/{111}三元異麵結和{100}/{110}二元異麵結的單“串聯-並聯”分離路徑，顯著提升了光生載流子的分離效率。本研究結果將為探究複雜幾何構型單晶光催化材料的構-效關係提供重要的科學理論指導。該論文發表在中科院SCI一區期刊《Advanced Functional Materials》。

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