Visible-Light-Responsive Sillén-Structured Mixed-Cationic CdBiO2Br Nanosheets: Layer Structure Design Promoting Charge Separation and Oxygen Activation Reactions

Abstract

Průzkum nových vrstevnatých strukturovaných materiálů má význam ve více polích, např. Katalýza, skladování energie a přeměna atd. V této práci vyvíjíme silylově strukturovaný směsný kationtový vrstvený katalyzátor CdBiO2Br, který reaguje na viditelné světlo, založený na typický silanem strukturovaný BiOBr a nejprve navrhnout konstrukci vrstvové konstrukce jako novou taktiku pro podporu oddělení náboje a aktivačních reakcí kyslíku. Odlišný od BiOBr, který je charakterizován vrstvou [Bi2O2] (2+) a prokládanými dvojitými deskami Br, krystalová struktura CdBiO2Br obsahuje vrstvu [CdBiO2] (+) a zabalenou jednotlivou Br-slice, čímž se zúžení mezery vrstvy od 8,11 do 6,23 angstrom. Zásadně snížená vzdálenost mezi vrstvami drasticky zkracuje difuzní dráhy fotogenerovaných elektronů (e (-)) a otvorů (h (+)) v CdBiO2Br, což umožňuje příznivou migraci nosičů z objemu na povrch katalyzátorů. CdBiO2Br využívá výhodu této strukturní výhody a poskytuje vynikající schopnost aktivace kyslíku viditelným světlem při vývoji superoxidových radikálů (O-center dot (2) -) a hydroxylových radikálů ((OH) -O-center dot) podobně jako 2,4 a 14,1 násobek BiOBr. Výpočty DFT zjistí, že CdBiO2Br má menší efektivní hmotnost pro e (-) a h (+) než BiOBr a mezitím má významný rozdíl v příslušné pohyblivosti e (-) a h (+), což svědčí o efektivní mobilitě a separaci poplatku dopravce. Konkrétně, h (+) účinná hmotnost CdBiO2Br je pouze jedna třetina v BiOBr, což dobře odpovídá mnohem vyšší rychlosti generování CdBiO2Br (OH) -O centra. Naše práce nejenže vystavuje vrstevnatý materiál viditelného světla pro chemii životního prostředí / biochemii, ale také odhaluje obrovský potenciál manipulace s krystalovou strukturou při řízení chování přenosu náboje a fotochemických (elektrochemických) vlastností.JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C