鐵電材料由于其通過極化誘導(dǎo)的內(nèi)置電場進(jìn)行有效的電荷分離，被認(rèn)為是有前途的光催化劑。然而，由于疇中極化矢量的抵消，多疇結(jié)構(gòu)阻礙了空間電荷的分離和轉(zhuǎn)移?；诖耍?strong>中科院大連化學(xué)物理研究所李燦院士（通訊作者）等人報道了以BiFeO₃（BFO）為原型，制備了具有可見光吸收的單疇BFO納米片，并通過壓電響應(yīng)力顯微鏡（PFM）、空間分辨表面光電壓光譜（SRSPS）和光沉積實驗得到了證明。隨便多疇BFO顆粒，單疇BFO納米片在可見光照射下的光催化水氧化反應(yīng)中活性提高了九倍。

作者利用光沉積法將水氧化輔助催化劑修飾在BFO納米片和顆粒表面，其中CoO_x、RuO_x和MnO_x都有助于提高光催化性能。由于RuO_x的高功函數(shù)和可見光下的本征鐵電極化增強(qiáng)，RuO_x/BFO納米片表現(xiàn)出最高的O₂析出量（61 μmol m^-2 h^-1），其活性提高了6.2倍，而RuO_x/BFO顆粒的活性僅提高了3.6倍。在優(yōu)化RuO_x加載量后，BFO納米片的O₂析出量增加到95.7 μmol m^-2 h^-1。

此外，該納米片具有好的化學(xué)穩(wěn)定性、更有效的電荷分離。同時，在460 nm處的表觀量子效率（1.21%）高于多疇顆粒（0.57%）。結(jié)果表明，單疇結(jié)構(gòu)可以有效地分離光生電荷，并通過單向極化電場將其轉(zhuǎn)移到表面，從而顯著促進(jìn)水氧化反應(yīng)。對于多疇顆粒，由于疇內(nèi)極化電場的消除，大部分光生電荷不能有效地傳輸?shù)酱呋瘎┍砻妫瑥亩l(fā)生光生電荷的重組，導(dǎo)致光催化活性非常低。

Boosting Photocatalytic Water Oxidation on Photocatalysts with Ferroelectric Single-domain. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202210374.

https://doi.org/10.1002/adma.202210374.