2020年12月23日
自2004年石墨烯被发现以来，由于其优异的性能和潜在的应用，二维材料开始受到广泛关注。通过机械剥离和/或表面生长，已制备了各种类石墨烯的元素和二元的二维材料，如硅烯、氮化硼和过渡金属硫属化合物（TMDCs），并在近十年来对其性能进行了广泛研究。然而，迄今为止，尽管与元素和二元的材料相比，三元层状结构的晶体数量巨大，但只制备了非常有限的一系列三元二维材料。虽然三元二维材料在化学计量学上可以通过新的自由变量来调整材料的性能，但同时也导致了材料生长的复杂性和困难度。
在众多的三元层状结构材料中，溴氧化铋系列化合物因其具有合适的能带隙、较好的环境修复能力以及可调的光吸收和光稳定性(Bi/Br比)等优点，成为人们关注的热点。溴氧化铋的各种块晶体和/或纳米结构，包括 Bi4O5Br2, Bi24O31Br10, Bi3O4Br, Bi5O7Br 和 BiOBr 已被合成，研究人员探索了其在析氢反应(HER)、降解有机化合物、CO2和N2还原等方面的应用，其中析氢反应和有机化合物的降解，在近年来被认为是可持续能源生产和环境净化的绿色高效途径。由于催化剂的效率在很大程度上依赖于活性边缘位点的数量，因此其相应的二维结构，特别是具有较大边面比的分形或枝状结构，可能表现出增强的催化活性。事实上，具有分形或枝状结构的二维石墨烯和TMDCs纳米片的催化性能要比具有紧凑形状的纳米片的催化性能强得多。然而具有分形或枝状结构的二维 BiOBr纳米片的直接生长从未得到解决，其材料生长仍然是一个巨大挑战。
在这个工作中，我们通过范德瓦耳斯(vdW)外延的路径可控生长了二维 BiOBr纳米片。利用“一步法”化学气相沉积(CVD)技术，我们证明了可以在石英、SiO2/Si和氟化氧化锡(FTO)衬底上合成二维 BiOBr纳米片。通过调节生长温度、生长时间和压力，二维 BiOBr纳米片的几何形状可以从紧凑的方形演化为枝状结构。我们尤其发现具有枝状结构的二维 BiOBr纳米片相比紧凑方形结构而言，其光催化效率提高了约3倍。这个一工作证明了CVD生长分形或树枝状结构的二维 BiOBr纳米片在催化剂应用方面具有巨大的潜力。
>> 文章链接