Bi2Sn2O7/InVO4 p-n结界面内建电场在高效光催化降解和电催化析氢反应中的应用

《ACS Applied Energy Materials》：Interfacial Built-In Electric Field at p–n Junction in Bi2Sn2O7/InVO4 for Efficient Photocatalytic Degradation and Electrocatalytic HER

双 успеха в создании материалов с внутренним электрическим полем для фотокаталитики и электрокаталитического синтеза водорода из воды

　　

Bi₂Sn₂O₇/InVO₄异质结构被开发用于光催化生成羟基自由基（OH·）和单线态氧（¹O₂），以及电催化氢气释放反应（HER）。通过暴露于波长为420纳米的可见光下，利用电子顺磁共振（EPR）研究证实了其对OH·和¹O₂的增强光催化生成效果。这种增强效果归因于Bi₂Sn₂O₇/InVO₄的p–n结处存在的界面内置电场，这一点通过开尔文探针力显微镜和紫外光电子能谱（UPS）测定的费米能级得到了验证。活性氧物种的增强生成作用使得四环素盐酸盐在20分钟内实现了95.8%的光催化降解（伪一级降解速率常数k = 0.105 min^–1）。同样，Bi₂Sn₂O₇/InVO₄表现出比纯Bi₂Sn₂O₇或InVO₄更低的HER过电位（η₁₀ = 121 mV），从而显示出高效的电催化活性，并实现了95.2%的法拉第效率。其优异的HER性能得益于Bi₂Sn₂O₇/InVO₄内部电场对电荷迁移的促进作用、界面处氢中间体的吸附/脱附过程、改进的电荷传递动力学（塔菲尔斜率Tafel slope = 32 mV dec^–1）、更大的电化学表面积以及更低的电荷转移电阻。综上所述，具有p–n结内置电场的Bi₂Sn₂O₇/InVO₄是一种极具前景的多功能材料，适用于光催化环境修复以及通过水分解进行电催化氢气生成。