Adaptation de la symétrie morphologique des photocatalyseurs au vanadate de bismuth pour une séparation efficace des charges

Dans une étude publié dans la revue Science Chine Chimie et dirigé par le professeur Rengui Li (Laboratoire de catalyse d’État, Institut de physique chimique de Dalian, Académie chinoise des sciences), une différence distincte de séparation de charges a été trouvée en adaptant rationnellement la symétrie morphologique du photocatalyseur BiVO4.

Il est intéressant de noter que pour les cristaux octaédriques BiVO4, les électrons et les trous photogénérés peuvent être séparés entre les bords et les facettes quasi-équivalentes. Cependant, comme pour BiVO4 octaédrique tronqué, les électrons photogénérés ont tendance à être transférés vers les facettes {010} tandis que les trous photogénérés préfèrent s’accumuler sur les facettes {120}, réalisant ainsi la séparation spatiale des charges photogénérées entre les différentes facettes.

L’adaptation de la morphologie des cristaux BiVO4 conduit à une efficacité de séparation des charges photogénérées et à une activité d’oxydation photocatalytique de l’eau considérablement améliorées. Le champ électrique intégré responsable de la séparation des électrons et des trous photogénérés est considéré comme modulé en ajustant la symétrie morphologique des cristaux BiVO4.

« Parmi la photosynthèse artificielle via la division photocatalytique de l’eau qui permet l’utilisation et le stockage directs de l’énergie solaire dans des combustibles chimiques, le transfert de charge photo-induit d’un photocatalyseur vers des sites de surface catalytiques est essentiel pour garantir l’efficacité de l’utilisation de l’énergie solaire », explique Li.

« Par conséquent, il est d’une grande importance d’explorer l’influence de la morphologie et des facettes sur la séparation des charges. Sur la base de recherches antérieures sur la séparation spatiale des charges entre différentes facettes dans les cristaux semi-conducteurs, en prenant comme plate-forme le vanadate de bismuth avec une structure à faible symétrie, ceci les travaux ont révélé le rôle important de la symétrie morphologique dans la séparation des charges, ce qui est important pour faciliter la conception rationnelle des photocatalyseurs artificiels.