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近日，中国科学院金属研究所刘岗研究员团队的AMR述评文章“PbTiO3 Based Single-Domain Ferroelectric Photocatalysts for Water Splitting”在线发表。文章从铁电极化诱导产生的体相内建电场和极化表面出发，系统阐述了单畴铁电半导体材料在光催化分解水制氢应用中的显著优势。以PbTiO3基单畴铁电半导体材料为模型光催化材料，介绍了研究团队在PbTiO3基单畴铁电光解水制氢材料的可控制备、表面修饰、异质结构建和Z型光解水系统组建等方面的相关研究进展，并对单畴铁电光催化分解水制氢材料的设计和未来发展趋势进行了展望。
关键词：单畴铁电材料，钛酸铅（PbTiO3），光催化分解水
文章内容简介
太阳能驱动光催化分解水制氢是构建清洁可持续能源系统、助力实现“双碳”战略目标的重要途径之一。绝大多数半导体光催化材料由于缺少光生电荷定向迁移的内在驱动力，使得光生电荷无序分布、复合严重，导致太阳能光催化制氢效率显著低于实用化需求。单畴铁电半导体材料具有单一取向的晶格自发极化，由此形成贯穿体相的内建电场可驱动光生电子和空穴反向迁移，分别向正负极化表面富集实现空间分离，同时极化表面的屏蔽效应会诱导缺陷位的空间选择性分布和反应离子的空间选择性吸附，为高效光催化分解水制氢提供了理想的光物理特性，是一种极具应用潜力的光解水制氢材料。鉴于此，我们研究团队以PbTiO3基单畴铁电半导体材料为模型光催化材料，结合前期在单畴PbTiO3纳米片可控制备和选择性光沉积助催化剂研究，以及利用铁电屏蔽效应，实现了氧空位的空间分布和分解水活性的调控、非对称异质结构的定向生长和高效Z型光解水制氢系统的构筑等系列研究工作基础上，发表了关于PbTiO3基单畴铁电光解水制氢材料研究进展的述评文章。
最后，从提升吸光和表面反应效率角度出发，对具备优异电荷分离能力的单畴铁电光催化分解水制氢材料的设计和未来发展趋势进行了系统展望。
通讯作者简介
中国科学院金属研究所
刘岗 研究员
刘岗，现为中国科学院金属研究所研究员、副所长。2003年本科毕业于吉林大学材料物理专业，2009年博士毕业于中国科学院金属研究所，随后留所工作至今。长期致力于太阳能光催化材料研究，发表论文190余篇，所发表论文被SCI引用3.1万次，2017-2022年连续入选科睿唯安全球高被引学者；获授权专利33项。承担了国家重点研发计划项目、国家杰出青年科学基金、英国皇家学会-牛顿高级学者基金等十余项。曾获国家自然科学奖二等奖（第一完成人）、科学探索奖、中国青年科技奖、中国科学院青年科学家奖、中国化学会青年化学奖等十余项学术奖励，入选英国皇家化学会会士（FRSC）等。任Wiley出版集团EcoEnergy、MetalMat副主编，任中国材料研究学会青年工作委员会和先进陶瓷分会委员会副主任，中国可再生能源学会光化学专委会副主任。
扫码阅读刘岗研究员团队的精彩Account文章：
PbTiO3 Based Single-Domain Ferroelectric Photocatalysts for Water Splitting
Chao Zhen, Zhaohui Ren, Yuyang Kang, Lianzhou Wang, and Gang Liu*
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00042
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