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太陽能驅動的整體水分解是產生可再生能源的理想方式,但是仍然具有挑戰性。
通過共價鍵將共價有機骨架(COFs)和壓電材料結合,形成Z-型核@殼異質結構,用於整體水分解。
在氨基官能化的BiFeO3納米片上可控地生長通過席夫鹼反應獲得的優異的可見光捕獲TpPa-1-COF,以構建BiFeO3@TpPa-1-COF核-殼雜化材料。受益於BiFeO3納米片中內建電場產生的極化電位分離載流子與TpPa-1-COF豐富的活性位點之間的協同效應,極大提高了載流子的傳輸和應用效率。其中,TpPa-1-COF有利於電子的俘獲,而BiFeO3有利於空穴的聚集。
所製備的BiFeO3@TpPa-1-COF(BFO@COF20-C)光催化劑在超聲波和模擬太陽光照射的激發下,H2和O2的產率分別為1416.4和708.2 μmol·h-1·g-1,優於光催化劑和壓電材料。密度泛函理論(DFT)計算表明,壓電效應通過降低HER和OER的Gibbs自由能來促進水的反應熱力學分裂,因此共同促成了BiFeO3@TpPa-1-COF出色的光壓電催化整體水分解性能。該工作對於利用太陽能和機械能進行高效整體水分解具有重要的理論和應用價值。

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