BiFeO3 bandgap engineering by dopants and defects control for efficient photocatalytic water oxidation

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作者
Essossimna Djatoubai,Muhammad Shuaib Khan,Sajjad ul Haq,Penghui Guo,Shaohua Shen
出处
期刊:Applied Catalysis A-general [Elsevier BV]
卷期号:643: 118737-118737 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.apcata.2022.118737
摘要

Tuning the electronic structure of a semiconductor via defects engineering is an effective strategy to modulate its band structure and charge carrier transport for superior photocatalytic properties. Herein, we report visible-light driven photocatalytic water oxidation on BiFeO3 nanoplates with Ti-dopants and oxygen vacancies, synthesized via facile hydrothermal method followed by thermal treatment in H2 atmosphere. The gradual increase of Ti-dopants progressively changes BiFeO3 morphology from rectangular cuboids to nanoplates. The introduction of Ti-dopants and oxygen vacancies tuned the band-gap of BiFeO3, enhanced visible light absorption, improved photogenerated charge-carrier dynamics, and higher driving force for O2 evolution to demonstrate excellent O2 evolution at a rate of 274 µmol h−1 g−1 which is 2.6 times higher compared to pristine BiFeO3. Furthermore, threefold higher photocurrent density and superior surface photovoltage (SPV) results confirm improved charge carrier dynamics in BiFeO3 with Ti- dopants and oxygen vacancies, which make BiFeO3-based nanoplates promising material for photocatalytic applications.

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