一种乌青铜结构光催化剂:铁电-顺电相变与光催化性质（英文）

近年来,铁电材料作为一种潜在的高活性光催化剂材料越来越多地受到研究者关注.由于晶体结构的对称性破缺导致铁电晶体中出现自发极化,在这种极化内建电场的影响下,光生电子-空穴将发生空间分离,从而有效抑制载流子复合,进一步提高光催化体系的总量子效率.文献报道了很多性能优异的铁电光伏器件,在这样的思路下,越来越多的材料被直接作为光催化材料来研究,但有关顺电-铁电差异的报道很少,铁电性与光催化性能关联的直接证据尚有欠缺.研究表明,Sr_xBa_(1-x)Nb_2O_6(SBN)材料的居里温度(TC)对组分调变有很强的依赖性,当Sr~(2+)含量发生改变时(x=0.32-0.82),其居里温度可在10-270℃范围内变化.因此,合成一个居里温度接近室温的SBN材料,研究其在顺/铁电相下自发极化行为、光生电荷分离行为、光催化行为及结构演变,就可能得到一个关于铁电性与光催化性能关系的直接证据,并有助于理解二者的关联性.本文以较低温度(65°C)下发生铁-顺电相变的Sr_(0.7)Ba_(0.3)Nb_2O_6(SBN-70)材料为模型体系,使用X射线衍射、紫外可见光谱及不同温度下的铁电及介电测试、光电测试、光催化产氢和荧光激发谱等表征技术,研究了SBN-70光电/光催化性能差异与相结构的相关性.首先使用高温固相合成法制备了纯相的四方钨青铜型SBN-70材料,根据紫外可见漫反射光谱表征结果,推测SBN-70材料在热力学上可发生光催化水分解反应.对SBN-70进行的铁电及介电测试表明SBN-70属于典型的弛豫型铁电材料:介电峰温度宽化显著,且介电峰位置随不同测试频率发生变化.在f=1kHz测试下,其名义居里温度约为65℃.使用高温下两步烧结法制备了致密的Ag/SBN-70/Ag陶瓷样品.受到高强度电场(E=30kV/cm)极化的Ag/SBN-70/Ag样品在紫外光照射下出现了显著光伏效应,铁电回线测试表明极化后的SBN-70材料中存在强度约为0.8kV/cm由剩余极化导致的内建电场,当经过极化的SBN-70经过80℃退火后,光伏效应消失.结果表明,SBN-70极化后在内建极化场的作用下,在低温铁电相表现了显著的光生电荷分离能力,在进入高温顺电相后,这种分离能力随着自发极化的消失而消失.同时我们发现担载Pt的SBN-70粉末样品作为光催化剂在不同温度下存在很大的光催化产氢活性差异:反应在15℃时,产氢量为4.5μmol,随着反应温度升高,其产氢量升高,在60℃时为5.3μmol,继续升高温度至80℃时,发生了反常的活性变化,即产氢活性完全消失.这种反常的活性-温度关系可能与SBN-70的铁-顺电相变有关:进入高温顺电相(80℃)后,晶体结构回到4/mmm点群,铁电畴结构不再存在,从而丧失了作为电荷分离驱动力的自发极化.不同温度下荧光激发谱结果也暗示了SBN-70在高于65℃附近极化结构的消失.本文结果表明,铁电相中存在的铁电极化结构确实有利于光生电荷分离,进而提高了光催化反应活性.     

新型核壳Ag@AgSeX纳米粒子析氢助剂:原位表面硒化以提升TiO2的光催化产氢活性

纯相光催化材料的产氢性能主要受限于较低的电荷分离效率和缓慢的界面催化反应速率.表面负载助催化剂因其能够实现快速转移光生电子和提供界面催化活性中心被认为是促进电荷分离和提升界面催化反应的有效手段.贵金属类材料,尤其是金属铂(Pt),被认为是光催化产氢领域的理想助剂,但储量低和价格昂贵严重制约了其大规模实际应用.因此,发展低成本的产氢助剂对未来光催化产氢技术的发展至关重要.金属银(Ag)是一种优异的导电金属材料,其高电导率(6.3×10⁷ S m^–1)能够在光催化产氢反应中快速转移光生电子,从而极大地抑制光生电子-空穴对的复合.与金属Pt相比,Ag作为助剂在光催化体系中的析氢活性并不理想,这主要归因于Ag表面缺乏有效的产氢活性位点,使得界面催化产氢反应速率受到极大限制,最终表现出较低的光催化产氢活性.因此,优化Ag表面性质并提供丰富的界面产氢活性位点对于提升Ag助剂的光催化产氢活性具有重要意义.本文采用原位表面/界面工程策略对金属Ag助剂进行改性,以设计高效的Ag修饰光催化材料.首先通过一步光沉积方法制备了Ag纳米粒子修饰的TiO₂光催化材料,然后,将金属Ag纳米粒子表面部分原位硒化为非晶态AgSe_x,成功制备了新型核壳结构Ag@AgSe_x助剂修饰的TiO₂光催化剂(TiO₂/Ag@AgSe_x).X射线衍射、高分辨透射电镜、X射线光电子能谱等表征结果表明,所得结构为Ag@AgSe_x助剂的核壳结构.光催化结果表明,TiO₂/Ag@AgSe_x光催化剂具有比TiO₂和TiO₂/Ag更高的光催化产氢速率,其中TiO₂/Ag@AgSe_x(20μL)表现出最高的光催化产氢速率,是TiO₂/Ag样品的2.4倍.结合原位X射线光电子能谱和密度泛函理论计算结果认为,TiO₂/Ag@AgSe_x光催化剂的高效产氢活性可以归因于金属Ag核和非晶AgSe_x壳的协同机制,即具有优良导电性的金属Ag核可以有效且快速地转移光生电子,而非晶态AgSe_x壳可以提供大量的产氢活性中心,最终实现高效的电荷分离效率和快速的界面催化反应,显著提升TiO₂的光催化产氢活性.综上,本文为构建高效的Ag改性光催化剂以及开发经济高效的太阳能转换助催化剂提供了新的思路.     

二维有机-无机杂化钙钛矿铁电材料的研究进展

铁电性通常是指电介质材料的自发极化取向随着外加电场发生变化的性能. 以自发极化为核心, 铁电材料表现出优异的介电响应、热释电性、压电性、电光效应和非线性光学效应等, 是一类具有广阔应用前景的功能材料. 近年来, 二维有机-无机杂化钙钛矿化合物在铁电研究领域崭露头角, 逐渐发展为铁电材料的重要组成部分. 此类材料具有独特的结构兼容性与可调控性, 能够实现多种功能的共存或耦合, 是发展新型多功能材料的理想体系. 本综述基于居里原理的对称性方法, 以铁电材料的结构相变为基础, 阐述了铁电体的晶体学对称性破缺现象. 具体结合二维有机-无机杂化钙钛矿铁电体的典型实例, 揭示材料铁电性能的结构来源及光电性能调控的潜在途径, 最后对该铁电材料体系的发展趋势和应用前景提出了展望.     

超薄骨架有序介孔CdS/NiS的制备及光催化产氢性能（英文）

采用有序介孔氧化硅为硬模板,通过纳米浇筑法制备了由螺旋骨架构建的有序介孔硫化镉(CdS)光催化材料.该光催化材料具有约5 nm厚的超薄骨架和大的比表面积(238 m~2/g),能有效缩短光催化反应中光生电荷迁移到表面进行反应的距离并同时提供更多的反应活性位点,从而增强光催化性能.通过原位化学沉积法将不同量的助催化剂硫化镍(NiS)沉积到有序介孔CdS表面,得到了一系列超薄骨架有序介孔CdS/NiS复合光催化材料.可见光照射下的光催化产氢活性测试结果表明,负载适量NiS的有序介孔CdS具有显著增强的光催化产氢活性(3.84 mmol·h~(-1)·g~(-1),约为负载相同量NiS的普通商业化CdS材料(0.22 mmol·h~(-1)·g-1)的17.5 倍.     

内建电场辅助光催化甲烷干重整的研究进展（英文）

甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)是导致全球变暖的两种主要温室气体.甲烷干重整技术能够同时消耗两种温室气体并制备氢气(H₂)和一氧化碳(CO),是减少温室效应的理想策略之一.CH₄和CO₂在热力学上具有很高的稳定性,所以活化CH₄和CO₂需要克服较高的能垒,导致传统的甲烷干重整技术总是需要高热能来触发该反应发生.光催化技术的发展为在温和条件下启动甲烷干重整反应提供了更多的可能.然而,由于光激发载流子之间的快速重组,光催化效率仍然较低,难以满足工业需求.研究人员发现,通过构建内置电场增强电荷载流子的分离和转移动力学是解决上述问题的可靠策略.本文首先介绍了甲烷干重整的反应机理和用于甲烷干重整的工业热催化材料.随后,总结了光催化甲烷干重整的优点和潜在的光催化材料,重点介绍了两类催化剂:(1)由铁电效应产生的永久自发极化进而构筑的内建电场的光催化剂.由于自发极化引起的电场,基于铁电材料的光催化剂在促进电荷转移方面显示出较大潜力.(2)由异质结...     

超薄骨架有序介孔CdS/NiS的制备及光催化产氢性能

采用有序介孔氧化硅为硬模板, 通过纳米浇筑法制备了由螺旋骨架构建的有序介孔硫化镉(CdS)光 催化材料. 该光催化材料具有约5 nm厚的超薄骨架和大的比表面积(238 m²/g), 能有效缩短光催化反应中 光生电荷迁移到表面进行反应的距离并同时提供更多的反应活性位点, 从而增强光催化性能. 通过原位化学沉积法将不同量的助催化剂硫化镍(NiS)沉积到有序介孔CdS表面, 得到了一系列超薄骨架有序介孔CdS/NiS复合光催化材料. 可见光照射下的光催化产氢活性测试结果表明, 负载适量NiS的有序介孔CdS具有显著增强的光催化产氢活性(3.84 mmol?h^-1?g^-1), 约为负载相同量NiS的普通商业化CdS材料(0.22 mmol?h^-1?g^-1)的17.5倍.     

压电势构建的内建电场增强光催化和光电催化（英文）

科技的飞速发展和世界人口膨胀带来一系列迫在眉睫的环境问题和能源危机.光催化和光电催化为缓解这些问题提供了绿色、经济有效的途径,已经被开发用于催化降解环境中的有机污染物、二氧化碳还原、水分解制备氢气,把生物质转化为清洁燃料,以及其它反应.通常,具有合适能带位置和带隙的半导体可以吸收太阳光,形成光生电子空穴对,然后转移到光催化剂表面,引发氧化还原反应.然而,有限的太阳光利用率和光诱导电子空穴对的高复合率阻碍了它们的工业化发展.在过去几十年里,研究人员已经制备了许多复合光催化剂,用以将光吸收范围从紫外区拓宽到可见光和近红外区域,如g-C3N4,BiVO4,Fe2O3,Ag3PO4,WO3,CdS,Sn3O4等.另一方面,还通过多种改性方法促进光生电子和空穴分离,包括表面改性、金属/非金属掺杂和异质结设计等.此外,偏压有助于电子的定向传输.因此,光电催化可以通过光照和偏置电压的协同作用,进一步增强载流子的分离.然而,高效地分离光生载流子仍然是一个巨大的挑战.近年来,通过压电和铁电效应合理地构建内建电场,以有效地增强载流子分离引起了越来越多的关注.压电体(包括铁电体、压电半导体等)是一类具有非中心对称晶体结构的材料.在机械变形或外加电场作用下,它们的正负电荷中心被分离,产生压电势.压电势可以在金属-半导体接触或半导体异质结的界面处调制载流子的传输.压电材料已被广泛用于调节压电半导体器件的性能,如晶体管、太阳能电池、发光二极管和自供电纳米系统.在光催化和光电催化中,压电半导体和具有永久极化的铁电材料通过构建内建电场在增强载流子分离方面显示出巨大的潜力.本综述总结了压电半导体和铁电材料增强的压电催化(包括光电催化和光电催化)的最新进展.首先,文章介绍了压电和铁电材料的性质以及构建内建电场促进载流子分离的机理.其次,讨论了压电势构建内建电场的具体途径,包括超声波、机械刷/滑动、热应力、水流和铁电永久极化.然后,阐明了具体的潜在应用,例如污染物的降解、杀菌消毒、用于水分解产氢和有机合成.最后,文章对该领域的挑战进行了总结,对压电催化剂未来发展的前景进行了展望.     

基于Ag3PO4的全固态Z型光催化体系研究进展

随着现代工业的迅猛发展,人类面临的能源危机和环境污染问题日益严重.光催化剂技术有望利用太阳能同时解决这两大问题,其关键在于设计高效的光催化体系.传统光催化材料TiO2具有价廉、活性高及稳定性好等优点,然而其带隙宽(Eg=3.2 eV),仅能利用占太阳光谱约4%的紫外光,从而限制其利用太阳能.可见光占太阳光谱的40%以上,因此开发可见光响应的光催化材料成为光催化领域研究焦点.2010年,叶金花课题组报道了Ag3PO4在可见光照射下可高效分解水产氧及降解水体中有机污染物,从而使其迅速成为研究热点.Ag3PO4是目前为止报道的光量子效率最高的可见光响应的催化材料,带隙能在2.3~2.5 eV范围内,其高效的光催化活性归结于其独特的电子结构利于光生电荷的分离及转移.然而,由于Ag3PO4本身易光蚀,稳定性差,必然限制其实际应用.近年来,为在进一步提升Ag3PO4活性的基础上增强稳定性,研究者通过多种方法对其进行修饰,包括贵金属沉积、碳材料修饰、负载及半导体异质复合等.相对于前面几种修饰方法,半导体复合相对高效且成本低.半导体复合主要构成II型异质结构和Z型光催化体系.II型异质结构由于内建电场的存在可以促进光生电荷的定向转移,从而提高光生电荷的分离效率,进而提高光催化活性.然而,这种电荷的定向迁移会降低光生电荷的氧化还原能力.模拟绿色植物的光合作用过程,一种全固态Z型光催化体系应运而生,其是将两种导带和价带位置匹配的可见光驱动的催化剂分别作为光催化系统I(PS I)和光催化系统II(PS II),同时选用导电性能优良的材料(Ag,Au和RGO等)作为电子介体.可见光照条件下,PS I和PS II均被激发产生电子和空穴,PS II导带上的电子通过电子介质与PS I价带空穴复合,一方面抑制了PS I和PS II本身电子和空穴的复合,另一方面保留了PS I导带电子的强还原性和PS II价带空穴的强氧化性.另外,PS I和PS II紧密结合形成具有准连续能级的固-固接触界面,PS II导带上的电子直接与PS I价带空穴复合,形成无电子介体的直接Z型光催化体系.Ag3PO4价带顶相对靠下,氧化能力强,往往作为PS II组分,其与导带顶相对靠上的催化剂(PS I)构成Z型体系,这样Ag3PO4导带电子可与PS I的价带空穴复合,减弱电子对Ag3PO4本身的还原,提高其稳定性;另一方面,Ag3PO4价带空穴可参与氧化反应.基于Ag3PO4的Z型体系主要以Ag作为电子介体,归因于在制备及光催化过程中原位产生的少量Ag可直接作为电子介体.此外,还原氧化石墨烯(RGO)也可作为电子介体,并且其存在可进一步提高Ag3PO4的稳定性.需要指出的是,基于Ag的等离子体共振效应,Ag3PO4基等离子体Z型光催化体系也受到关注.目前,Z型光催化体系处在发展阶段,必然存在一些问题,比如,II型异质光催化体系与直接Z型光催化体系如何区分,有待进一步研究.另外,报道的基于Ag3PO4的Z型体系主要用来光催化降解水体中的有机污染物,催化剂的回收再利用受到限制,今后可开发磁性Ag3PO4基Z型体系,解决回收再利用的问题;另外,通过能带调控,可将基于Ag3PO4的Z型体系多用于光催化产氢、还原CO2及处理有害气体.     

ZnO/CoO/CDs Z型异质结光催化剂的制备及其在光催化产氢中的应用

Z型异质结由于具有促进载流子分离能力和保持较高氧化还原能力的优点成为近几年光催化领域的研究热点之一.本文通过水热法制备了ZnO/CoO/CDs(碳点)的Z型异质结复合材料,有效的电荷传输促进了复合材料光催化产氢能力.同时CDs的引入调节了复合材料的形貌,提供更多的反应活性位点.产氢测试结果表明,ZnO/CoO/CDs Z型异质结复合材料的产氢量是ZnO/CDs单一光催化剂的2倍多,说明该材料在光催化分解水领域具有潜在应用前景.该工作思路为基于CDs的Z型异质结光催化剂材料的设计合成提供一定理论指导.     

结合动力学和热力学研究PtPd修饰Zn0.5Cd0.5S纳米棒体系的高效光催化产氢机理

硫化镉锌(Zn0.5Cd0.5S)纳米棒因其制备方法简单以及具有良好的光催化活性等优点,在光催化领域得到广泛的研究和应用.单一Zn0.5Cd0.5S存在光生电子与空穴易复合以及光腐蚀等问题,采用助催化剂修饰将有助于电荷分离与迁移,从而提高其光催化性能.本文将PtPd合金作为助催化剂修饰Zn0.5Cd0.5S纳米棒光催化材料,以提高可见光照射下的产氢速率,并对合金助催化剂提高催化活性的机理进行了深入研究.通过简单水热法合成Zn0.5Cd0.5S,采用化学还原沉积法制备PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合光催化材料.XRD结果表明,成功合成了Zn0.5Cd0.5S催化剂.TEM结果表明,Zn0.5Cd0.5S呈纳米棒状,测量得到PtPd合金的(111)晶面条纹间距为0.23 nm,说明合金成功负载到硫化镉锌上.XPS结果表明,PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合样品中Pt和Pd元素的峰值较Pt/Zn0.5Cd0.5S和Pd/Zn0.5Cd0.5S均发生了偏移,Pt和Pd元素化学结合环境发生改变,进一步证实合成了PtPd合金.光催化产氢实验结果表明,当Zn0.5Cd0.5S负载PtPd合金以后,光催化产氢速率大幅提升,其中负载量为1.0 wt％的PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合光催化材料的产氢速率最快,达到9.689 mmol·g-1·h-1,分别是纯Zn0.5Cd0.5S,Pt/Zn0.5Cd0.5S和Pd/Zn0.5Cd0.5S的9.5,3.6和1.7倍.为了探究PtPd合金性能优于Pt的原因,本文结合化学反应热力学(DFT理论计算)和动力学(光致发光光谱、光电流响应、电化学阻抗谱和表面光电压谱)手段进行了详细研究.结果 表明,PtPd二元贵金属合金具有与Pt相近的氢活性物种吸附能和d带中心,可以大大加速电荷转移,促进电荷分离,降低H2生成的活化能.虽然Pt在热力学上有利于光催化产氢,但从催化反应动力学结果可知,PtPd合金在动力学上更有利于产氢,这与光催化产氢结果一致,即PtPd/Zn0.5Cd0.5S复合材料催化活性高于Pt/Zn0.5Cd0.5S.综上,本文研究结果可为其他金属合金助催化剂的研究提供新思路.     

具有多通道载流子分离功能的 ZnO/P25异质结构光催化氧化甲苯

甲苯是一种最常见的室内有毒挥发性有机物(VOCs),目前消除方法主要有吸附、催化燃烧和光催化氧化,其中光催化是一种最高效和经济可行的方法,能在较温和条件下将甲苯完全矿化为 CO2.作为研究最广泛的光催化剂, TiO2在应用中通常有锐钛矿(ATiO2)和金红石(RTiO2)两种物相,但单物相 TiO2的低量子产率和光生电子-空穴对的快速复合严重限制了它的应用.本文选择兼具锐钛矿和金红石两种物相的 P25为催化剂载体,通过负载少量 ZnO和构建多组分并具备多通道载流子分离功能的异质结以提高 TiO2基光催化剂的性能.
　　利用一步浸渍法制备了一系列 ZnO/P25复合光催化剂,考察了其光催化降解气相甲苯性能. X射线粉末衍射结果表明, ZnO/P25异质光催化剂是由 ATiO2, RTiO2和红锌矿三种物相结构组成.高分辨透射电镜结果表明, ZnO/P25具备三相异质结 ZnO(002)/ATiO2(101)/RTiO2(110).紫外可见光谱、荧光光谱和光电流表征结果表明, ZnO/P25所形成的三相异质结不但增强了光吸收能力,还实现了多通道电子/空穴分离.催化降解实验表明, ZnO/P25异质光催化剂能在室温紫外光辐射下将甲苯完全矿化为 CO2和 H2O.基于三相异质结和多通道光生电子-空穴对分离的形成及促进作用, ZnO/P25光催化活性和速率均明显高于 P25.本文报道的多通道载流子分离理念可为高效光催化剂设计和应用提供一种新思路.     

Ferroelectricity and pressure-induced phenomena driven by neutral ionic valence instability of acid-base supramolecules

Supramolecular ferroelectric cocrystals of phenazine (Phz) with chloranilic acid (H(2)ca), bromanilic acid (H(2)ba), and fluoranilic acid (H(2)fa) have been characterized by the interplay between their structural transformations and solid-state acid-base (proton transfer) reactions. At ambient pressure, the Phz-H(2)ca, Phz-H(2)ba, and their deuterated crystals exhibit incomplete proton displacement, which transforms the neutral molecules into semi-ionic at low temperatures below the Curie point (T(c)(IC) < T < T(c)(I)). For the cocrystal of the less acidic H(2)fa, the ferroelectric phase is induced only by applying hydrostatic pressure above ~0.6 GPa. According to the combined studies of temperature-dependent dielectric permittivity and synchrotron X-ray diffraction, it was proved that the ferroelectric (FE-I) phase is always accompanied at lower temperatures by successive phase transitions to the lattice modulated phases with incommensurate periodicities (IC phase, T(c)(II) < T < T(c)(IC)) and with commensurate (2- or 3-fold) periodicities (FE-II or FE-III phase, T < T(c)(II)). Whereas the ground-state structures at ambient pressure are different from one another among the Phz-H(2)ca (FE-II form), Phz-H(2)ba (FE-III form), and Phz-H(2)fa (paraelectric form), their systematic changes under pressure depict a universal pressure-temperature phase diagram. The possible origins of structural changes are assigned to the valence instability and the frustrated Coulomb interactions that induce the charge disproportionation (coexisting neutral ionic) states with the staging spatial orders.     

The Role of Polarization in Photocatalysis

Semiconductor photocatalysis as a desirable technology shows great potential in environmental remediation and renewable energy generation, but its efficiency is severely restricted by the rapid recombination of charge carriers in the bulk phase and on the surface of photocatalysts. Polarization has emerged as one of the most effective strategies for addressing the above‐mentioned issues, thus effectively promoting photocatalysis. This review summarizes the recent advances on improvements of photocatalytic activity by polarization‐promoted bulk and surface charge separation. Highlighted is the recent progress in charge separation advanced by different types of polarization, such as macroscopic polarization, piezoelectric polarization, ferroelectric polarization, and surface polarization, and the related mechanisms. Finally, the strategies and challenges for polarization enhancement to further enhance charge separation and photocatalysis are discussed.     

Dielectric characteristics of a Ce3+-doped Sr0.61Ba0.39Nb2O6 single crystal with Cole–Cole plots technique

In this paper, we have investigated relaxation mechanisms and dielectric characteristics of an Sr_0.61−xBa_0.39Nb₂O₆Ce_x (abbreviated as SBN61 and x=0.0066) single crystal with dielectric spectroscopy measurements. The crystal undergoes a ferroelectric phase transition at 340 K. The temperature dependence of the real and imaginary part of the complex dielectric susceptibility in the vicinity of ferroelectric–paraelectric phase transition has been studied in the frequency region 100 Hz–10 mHz. The measurement of the dielectric constants of the real and imaginary parts shows strong frequency dependence. The investigations of the dielectric constant using Cole–Cole plots revealed a non-Debye-type dielectric relaxation for Ce⁺³-doped SBN61. It reveals the coexistence of the two dielectric relaxators in the vicinity of the phase transition.     

Molecular Heterostructures of Covalent Triazine Frameworks for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production

Conjugated polymers have emerged as promising candidates for photocatalytic H₂ production owing to their structural designability and functional diversity. However, the fast recombination of photoexcited electrons and holes limits their H₂ production rates. We have now designed molecular heterostructures of covalent triazine frameworks to facilitate charge‐carrier separation and promote photocatalytic H₂ production. Benzothiadiazole and thiophene moieties were selectively incorporated into the covalent triazine frameworks as electron‐withdrawing and electron‐donating units, respectively, by a sequential polymerization strategy. The resulting hybrids exhibited much improved charge‐carrier‐separation efficiency as evidenced by photophysical and electrochemical characterization. An H₂ evolution rate of 6.6 mmol g^?1 h^?1 was measured for the optimal sample under visible‐light irradiation (λ>420 nm), which is far superior to that of most reported conjugated‐polymer photocatalysts.     

氢对PbZr0.5Ti0.5O3在氮氢混合气氛退火中铁电性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理, 针对PbZr0.5Ti0.5O3无氢和含氢的顺电相和铁电相的二层超晶胞, 分别计算了Ti沿c轴位移时体系总能量的变化、电子云密度分布和Ti—O、Zr—O和H—O的重叠布居数. 结果表明, 含氢铁电相的Ti—O键和Zr—O键相对无氢铁电相明显减弱, 氢氧之间较强的轨道杂化使它们趋于形成共价键; 晶格中氢氧键的钉扎效应使含氢情况下的顺电相能量始终低于铁电相能量, 说明氢的引入阻碍了PbZr0.5Ti0.5O3从立方顺电相到四方铁电相的相变, 并推断其为含氢气氛退火过程中PbZr0.5Ti0.5O3铁电性能下降的主要原因之一. 所得结果对于深入理解铁电材料在氮氢混合气氛退火后铁电性能下降的微观机制具有参考价值.     

Micropatterning of the Ferroelectric Phase in a Poly(vinylidene difluoride) Film by Plasmonic Heating with Gold Nanocages

Polymer thin films with patterned ferroelectric domains are attractive for a broad range of applications, including the fabrication of tactile sensors, infrared detectors, and non‐volatile memories. Herein, we report the use of gold nanocages (AuNCs) as plasmonic nanostructures to induce a ferroelectric–paraelectric phase transition in a poly(vinylidene fluoride) (PVDF) thin film by leveraging its photothermal effect. This technique allows us to generate patterned domains of ferroelectric PVDF within just a few seconds. The incorporation of AuNCs significantly enhances the pyroelectric response of the ferroelectric film under near‐infrared irradiation. We also demonstrate the use of such patterned ferroelectric films for near‐infrared sensing/imaging.     

钛酸铅与偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物形成的铁电复合物相变过程的热释电研究

研究了偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物与钛酸铅形成的铁电复合物PT/P[VDF(70)-TrFE(30)]的热释电流行为。P[VDF(70)-TrFE(30)]室温下存在两个铁电相,即较无序的铁电相和较有序的铁电相,升温经过各自的相转变点后转变成较有序的顺电相和较无序的顺电相。热释电流谱上出现在95℃和108℃的两个电流峰,分别由两个铁电相的结构陷阱以及部分取向的偶极所贡献。采用Tc以上温度极化并冷却到不同温度的方法可明确鉴别出该试样两个顺电相降温转变过程,转变点分别为62℃和50℃。实验证实陷阱仅存在于铁电相而不存在于顺电相中。钛酸铅的引入虽不导致新电流峰出现,但可使共聚物的Tc降低、电流加大。热释电流方法可非常灵敏地跟踪铁电共聚物的相变过程。     

PZT/P(VDF-TrFE)7030 0-3型复合材料的非等温结晶和居里相变行为

采用DSC研究了PZT P(VDF TrFE) 70 30复合材料的非等温结晶和居里相变过程 .结果表明 ,PZT粒子对共聚物基体的结晶行为 ,包括结晶温度、结晶速率和结晶度等影响不大 ;然而共聚物的居里相变过程则受到PZT粒子的影响 ,随PZT粒子含量的增大 ,共聚物基体的居里相变热焓与熔体结晶热焓的比值减小 ,而且其中对应从顺电性的高温相 (HT)转变为铁电性的过冷相 (CL)的相变热焓含量减小 ,意味着PZT粒子的存在能够抑制共聚物铁电晶体中旁式构象缺陷的形成 ,从而提高铁电晶体的完善度     

Dual MOF-Derived MoS2/CdS Photocatalysts with Rich Sulfur Vacancies for Efficient Hydrogen Evolution Reaction

Cocatalyst plays an important role in efficient charge transfer and separation for photocatalysis. Herein, a MoS₂/CdS photocatalyst with MoS₂ as cocatalyst was designed by using Mo-MOF and Cd-MOF as precursors. Due to the existence of rich sulfur vacancies and 1T phase, MoS₂ shows strong charge capture and transport ability. The photo-generated electrons on conduction band (CB) can be bound by the sulfur vacancy of CdS and effectively transported to MoS₂ through the compact interface between the CdS nanoparticles and 2D large-scale MoS₂. The optimal photocatalyst 1 %MoS₂/CdS exhibited dramatically improved photocatalytic hydrogen production activity, which is 28 times that of pristine CdS and even about 2 times that of 1 %Pt/CdS with same loading amount of noble metal Pt. This work highlights the role of Mo-MOF derived MoS₂ with 1T-2H phases as a sustainable and prospective candidate of cocatalyst for improving charge separation and photocatalytic stability of MoS₂/CdS composites.