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表面钝化驱动的I-III-VI<sub>2</sub>纳米晶光催化剂结构工程

DOI：10.1039/D0TA01501F 期刊：Journal of Materials Chemistry A 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 阳离子交换已成为合成常规方法难以获得的半导体纳米晶（NCs）的有力策略。本研究探究了十二面体形Cu7S4 NCs中的In3+置换Cu+过程，发现通过过量客体阳离子或配体分子引发的表面钝化效应可调控纳米晶的结构特性。通过系统监测不同条件下的平行反应并结合正电子湮没光谱分析，我们证实表面铜空位是导致该钝化现象的关键因素。降低In3+/Cu+比例及引入强结合配体能增加表面铜空位密度并促进阳离子交换反应，从而改变In3+内扩散与Cu+外扩散的竞争关系。这种对阳离子交换过程中离子互扩散平衡（及伴随的柯肯达尔效应）的调控能力，使我们成功制备出具有多种特殊结构的CuInS2（及Cu7S4@CuInS2）NCs系列，这些材料在单线态氧生成中展现出差异化的光催化性能。本研究不仅通过阳离子交换法拓展了半导体纳米晶的结构复杂性与多样性，更为建立阳离子交换反应动力学统一机理认知提供了重要指导。
作者： Yuemei Li，Jia Liu，Xingzhong Cao，Xiaodong Wan，Rongrong Pan，Bing Bai，Hongzhi Wang，Jiatao Zhang
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研究概述 实验方案

研究目的

研究十二面体形Cu7S4纳米晶体中In3+置换Cu+的阳离子交换过程，通过过量客体阳离子或配体分子引起的表面钝化来调控纳米晶体的结构特性，并理解所观察到的表面钝化机制。

研究成果

研究表明，表面钝化可作为阳离子交换中调控半导体纳米晶结构的有效手段。通过调节阳离子比例并选用合适的配体，可以控制阳离子交换过程中In3?内扩散与Cu?外扩散的速率平衡，从而制备出具有多种特殊结构且光催化性能增强的纳米晶。

研究不足

该研究聚焦于Cu7S4纳米晶体中In3+对Cu+的阳离子交换过程以及表面钝化对此过程的影响。这些发现可能并不直接适用于其他阳离子交换体系或具有不同组成与结构的纳米晶体。

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