S-型异质结CeO_(2)/Zn_(x)Cd_(1-x)In_(2)S_(4)空心结构的构建及其可见光分解水制氢性能

层状结构材料ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)具有强的可见光吸收、合适的能带结构、高的化学稳定性和低毒性,是优良的光催化材料。然而,ZIS的低载流子分离效率造成其光催化产氢效率较低。为了解决这一难题,本文提出了一种整合固溶体形成和异质结构建的能带结构调控策略。通过在CeO_(2)空心球表面原位生长ZnxCd1-xIn_(2)S_(4)(ZCIS)纳米片,成功制备了具有分级中空结构的CeO_(2)/ZCIS复合光催化剂。制备的1:6-CeO_(2)/Zn_(0.9)Cd_(0.1)In_(2)S_(4)样品在可见光下表现出了4.09 mmol·g^(-1)·h^(-1)的最佳产氢速率,分别是ZIS、ZCIS和CeO_(2)/ZIS的6.8、3.0和2.2倍。其光催化活性的显著增强主要归功于CeO_(2)/ZCIS的能带结构改变产生S-型异质结电荷传输通道。同时,引入Cd阳离子使得ZIS的导带和价带同时上移,为水裂解提供强还原性光电子。相比于CeO_(2)/ZIS异质结,ZCIS和CeO_(2)之间存在更大的费米能级差,可促进更多的自由电子从ZCIS转移到CeO_(2),在CeO_(2)/ZCIS界面形成强内建电场,促进载流子有效分离,提高光催化产氢效率。本研究将为S-型异质结光催化材料设计和构筑提供一种有效策略。

新型(4-HBA)SbX_(5)·H_(2)O类钙钛矿单晶及其卤素结构对发光特性的调控

发光材料因其在照明、显示、成像等方面的广泛应用而备受关注。作为新兴发光材料之一,钙钛矿类材料的研究及报道较多。其中,铅基钙钛矿的研究取得了巨大进展,光致发光量子产率(PLQY)几乎达到了100%。然而,基于铅基钙钛矿化学毒性和低稳定性,在实际应用过程中需要特殊的封装,因而提高了生产成本并限制了其实际应用领域。被广泛关注的锡基钙钛矿的荧光量子产率几乎能达到90%,但Sn^(2+)易氧化成Sn^(4+),在空气中极不稳定。相较于铅基钙钛矿和锡基钙钛矿,锑基钙钛矿的低化学毒性、高热稳定性等优点突出。此外,锑基钙钛矿的光学性能在过去几年中也取得了很大的进展,有望突破传统钙钛矿应用的局限。在此,我们报道了一系列新型单晶(4-HBA)SbX_(5)·H_(2)O(4-HBA为4-羟基苄胺缩写,X为Cl或Br)。利用溶剂热法可制备高质量的(4-HBA)SbBr_(5)·H_(2)O、(4-HBA)SbBr_(3)Cl_(2)·H_(2)O和(4-HBA)SbCl_(5)·H_(2)O单晶,以上三个材料均为P-1空间群,Sn^(5+)离子与卤素离子和4-羟基苄胺中的羟基离子形成畸变八面体结构。(4-HBA)SbX_(5)·H_(2)O单晶随着Cl^(-)离子浓度的提高,带隙逐渐增大,光致发光波长从618 nm蓝移到595 nm。随着Cl^(-)的引入,激发态电子由八面体中心的Sn^(5+)离子向羟基的复合路径逐渐被向卤素离子的复合路径取代。Sn^(5+)离子向卤素离子的复合大大提高了发光效率,将荧光寿命从12 ns延长到22 ns,光致发光量子产率(PLQY)提高了近40倍。