定制声子玻璃电子晶体Bi2Te3载体以实现协同激子-光热TiO2/Bi2Te3异质结，用于提升太阳能制氢效率 - 可供购买

《Catalysis Science and Technology》：Tailoring phonon-glass electron-crystal Bi2Te3 supports enables synergistic excitonic-photothermal TiO2/Bi2Te3 heterojunctions for boosted solar hydrogen productionAvailable to Purchase

　　

光热催化作为一种强大的策略，通过将激子光化学与高效的光致热转换相结合，能够克服传统光催化剂固有的光谱局限性，但该领域仍缺乏高效且具有代表性的光热催化剂。在此，我们证明具有声子玻璃电子晶体（PGEC）特性的Bi₂Te₃与TiO₂集成后，可实现显著提升的光催化析氢反应（HER）。我们制备了三种基于Bi₂Te₃的架构，其粒径和结晶度逐步减小，同时表面状态逐渐趋于异质化，并将其与TiO₂偶联。增强后的光热响应与纳米尺度上宽带吸收的改善以及结构无序和表面部分氧化态协同演化所产生的非辐射耗散有关。得益于拓扑绝缘体赋予的高效载流子向TiO₂/Bi₂Te₃界面迁移的能力，优化后的异质结构实现了2811 μmol h^?1 g^?1的HER速率，相较于纯TiO₂提升了12倍。在紫外-可见-红外、紫外、可见光和红外照射下的波长依赖性HER测量进一步表明，TiO₂中紫外驱动的激子光催化是必要的起始步骤，而Bi₂Te₃贡献的宽带光吸收和光热加热则作为有效的辅助驱动力加速了反应动力学。本工作提出了一种基于Bi₂Te₃基PGEC材料中纳米形貌、结构无序和异质部分氧化表面态协同演化的光热调控策略，建立了PGEC介导光热催化的机理框架，并为下一代太阳能驱动催化系统提供了设计原则。

图形摘要

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通过工程设计具有定制物理和化学性质的Bi₂Te₃架构来调控光热产生，并与TiO₂集成以实现高效光热催化水分解制氢。

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通过工程设计具有定制物理和化学性质的Bi₂Te₃架构来调控光热产生，并与TiO₂集成以实现高效光热催化水分解制氢。

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? 2026 作者。由英国皇家化学会出版

2026

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