JACS：Mg-Zr共掺杂同调Ta3N5纳米颗粒的缺陷和表面性能

2023年10月14日上午10:01 • 顶刊解读

同时控制半导体材料的缺陷种类和表面性能是提高光催化性能的一个关键方面，但是仍然具有挑战性。近日，日本信州大学Kazunari Domen（通讯作者）等人报道了一种通过简单的氨气（NH₃）氮化过程合成了Mg-Zr共掺杂单晶Ta₃N₅（Ta₃N₅: Mg+Zr）纳米颗粒。

在可见光下，（Ta₃N₅: Mg+Zr）纳米颗粒表现出比原始Ta₃N₅高45倍的光催化水还原活性。同时，作者还绘制了缺陷物种（包括还原Ta、氮空位和氧杂质）、表面性质（与Pt助催化剂的分散相关）、电荷载体动力学和光催化活性之间的关系的相干图。

JACS：Mg-Zr共掺杂同调Ta3N5纳米颗粒的缺陷和表面性能

图1. 不同纳米颗粒表征

由于共掺杂对缺陷的调谐和对表面性质的同时优化，这种材料明显地产生了高浓度的长寿命电子，并使这些电子有效地迁移到均匀分布的表面Pt位。这些效应大大提高了光催化活性。总之，这项工作强调了通过一步策略改善催化材料多种性能的重要性和可行性。

JACS：Mg-Zr共掺杂同调Ta3N5纳米颗粒的缺陷和表面性能

图2. 催化性能对比

Simultaneously Tuning the Defects and Surface Properties of Ta₃N₅ Nanoparticles by Mg-Zr Codoping for Significantly Accelerated Photocatalytic H₂ Evolution. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c04861.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c04861.

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