Dual Polarization Strategy for Boosting Electron–Hole Separation toward Overall Water Splitting within Ferroelectric β-AIBIIIO2 (BIII = P3+, As3+, Sb3+, and Bi3+ for Lone Pairs)

化学 极化(电化学) 电子 分析化学(期刊) 原子物理学 物理化学 核物理学 物理 色谱法
作者
Xuemeng Guo,Lanlan Xu,Jiarong Dai,Ying Wang,Qiang Shi,Xiaojuan Liu
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:63 (21): 10031-10041 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.4c01286
摘要

Ferroelectric materials, leveraging an inherent built-in electric field, are excellent in suppressing electron-hole recombination. However, the reliance solely on bulk polarization remains insufficient in enhancing carriers' separation and migration, limiting their practical application in photocatalytic overall water splitting (POWS). To address this, we incorporated cations with ns2 lone pairs (P3+, As3+, Sb3+, and Bi3+) into ferroelectric semiconductors, successfully constructing 44 β-AIBIIIO2 photocatalysts with dual polarization. Through rigorous first-principles calculations and screenings for stability, band characteristics, and polarization, we identified four promising candidates: β-LiSbO2, β-NaSbO2, β-LiBiO2, and β-TlBiO2. Within these materials, lone pairs induce local polarization in the xy-plane. Additionally, out of the plane, there is robust bulk polarization along the z-direction. This synergistic effect of the combined local and bulk polarization significantly improves the separation efficiency of electron-hole pairs. Explicitly, the electron mobility of the four candidates ranges from 105 to 106 cm2 s-1 V-1, while the hole mobility also increases significantly compared to single-phase polarized materials, up to 106 cm2 s-1 V-1. Notably, β-TlBiO2 is predicted to achieve a solar-to-hydrogen (STH) efficiency of 17.2%. This study not only offers insights for water-splitting catalyst screening but also pioneers a path for electron-hole separation through the dual polarization strategy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
晨昏蒙影完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
超级以云发布了新的文献求助10
刚刚
上官若男应助zhenglei9058采纳,获得10
1秒前
叶迎完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
聪明的你发布了新的文献求助10
1秒前
传奇3应助liqingsong采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
5秒前
5秒前
思源应助今后的大爹采纳,获得10
6秒前
jinmei2025完成签到,获得积分10
6秒前
莹莹啊发布了新的文献求助10
6秒前
香蕉觅云应助嘟嘟采纳,获得10
6秒前
老三完成签到,获得积分10
8秒前
gxh66完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
乐乐应助动人的乾采纳,获得10
9秒前
HH发布了新的文献求助10
9秒前
傻傻的友易完成签到,获得积分20
10秒前
林子完成签到,获得积分20
10秒前
3123939715完成签到,获得积分10
10秒前
尾生完成签到,获得积分10
10秒前
xliang完成签到,获得积分10
11秒前
赘婿应助lily采纳,获得10
11秒前
11秒前
11秒前
努力发布了新的文献求助10
11秒前
科研通AI6.3应助Zyj采纳,获得10
13秒前
14秒前
asia发布了新的文献求助10
14秒前
66关闭了66文献求助
17秒前
17秒前
18秒前
在水一方应助唐唐采纳,获得10
19秒前
dw发布了新的文献求助10
19秒前
高gaogao完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7193056
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8829339
关于积分的说明 18641501
捐赠科研通 6828947
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3175970
关于科研通互助平台的介绍 2328078
邀请新用户注册赠送积分活动 2150448