La sinergia Rh / La Codoping permite la separación de cargas mediada por trampa en fotocatalizadores de perovskita en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Fotocatálisis
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Los óxidos de perovskita en capas bidimensionales son prometedores para la evolución del hidrógeno impulsada por el sol.
• El dopaje se utiliza para mejorar el rendimiento del fotocatalizador, pero sus efectos en la estructura electrónica y la química local no se comprenden completamente.

Objetivo del estudio:

• Investigar la codificación de Rh y La en las nanohojas KCa2Nb3O10.
• Mejorar la actividad de la reacción fotocatalítica de evolución del hidrógeno (HER).

Principales métodos:

• La exfoliación de la perovskita de Dion-Jacobson KCa2Nb3O10.
• Co-dopaje con Rh y La.
• Técnicas de sincrotrón y microscopía de alta resolución para el análisis estructural y espectroscópico.

Principales resultados:

• El dopaje óptimo (0,2% en peso de Rh, 1,3% en peso de La) aumentó la tasa de evolución de H2 de 12,3 a 69,0 μmol h-1.
• La sustitución de Rh3+ en los sitios de Nb5+ introdujo estados aceptores poco profundos para la separación de cargas.
• La sustitución de La3+ en los sitios de Ca2+ compensó el desequilibrio de carga y las distorsiones de celosía moduladas y las vacantes de oxígeno.
• Codoping mejora la vida útil del portador de carga y la eficiencia de separación a través de un mecanismo mediado por trampa.

Conclusiones:

• La estrategia de codificación proporciona una base mecanicista para la ingeniería de defectos en perovskitas en capas.
• La tendencia de actividad en forma de volcán indica una ventana de composición óptima.
• Ofrece una vía para el diseño racional de fotocatalizadores eficientes para la evolución del hidrógeno.