Simultaneous Structural and Electronic Engineering on Bi‐ and Rh‐co‐doped SrTiO3 for Promoting Photocatalytic Water Splitting

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作者
Zhenhua Pan,Junie Jhon M. Vequizo,Hiroaki Yoshida,Jianuo Li,Xiaoshan Zheng,Chiheng Chu,Qian Wang,Mengdie Cai,Song Sun,Kenji Katayama,Akira Yamakata,Kazunari Domen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (2): e202414628-e202414628 被引量:23
标识
DOI:10.1002/anie.202414628
摘要

Activating metal ion-doped oxides as visible-light-responsive photocatalysts requires intricate structural and electronic engineering, a task with inherent challenges. In this study, we employed a solid (template)-molten (dopants) reaction to synthesize Bi- and Rh-codoped SrTiO3 (SrTiO3 : Bi,Rh) particles. Our investigation reveals that SrTiO3 : Bi,Rh manifests as single-crystalline particles in a core (undoped)/shell (doped) structure. Furthermore, it exhibits a well-stabilized Rh3+ energy state for visible-light response without introducing undesirable trapping states. This precisely engineered structure and electronic configuration promoted the generation of high-concentration and long-lived free electrons, as well as facilitated their transfer to cocatalysts for H2 evolution. Impressively, SrTiO3 : Bi,Rh achieved an exceptional apparent quantum yield (AQY) of 18.9 % at 420 nm, setting a new benchmark among Rh-doped-based SrTiO3 materials. Furthermore, when integrated into an all-solid-state Z-Scheme system with Mo-doped BiVO4 and reduced graphene oxide, SrTiO3 : Bi,Rh enabled water splitting with an AQY of 7.1 % at 420 nm. This work underscores the significance of simultaneous structural and electronic engineering and introduces the solid-molten reaction as a viable approach for this purpose.
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