新穎光催化材料CuFeO_2單晶製備與物理性質之研究=Single Crystal Growth and Physical Properties of CuFeO_2 as a Novel Photocatalytic Material
Journal
鑛冶：中國鑛冶工程學會會刊
Journal Volume
62
Journal Issue
2
Pages
72-80
Date Issued
2020-06-01
Author(s)
Abstract
人工光合作用（Artificial photosynthesis）是一種利用太陽能激發材料後，將水分子分解產生氫氣與氧氣的一種新穎綠能技術。長期以來研究方向多專注在尋找合適的光催化（Photocatalytic）材料來嘗試提高其轉換效率，但一直沒有重大的突破使得人工光合作用在產業應用上受到限制。近年來Delafossite礦物材料CuFeO_2被發現可以在太陽光的大波長範圍內進行光催化水分解製氫，大幅地提升了轉換效率，使得人工光合作用重新被受到關注。為了對CuFeO_2的特殊材料物理特性做出充分地瞭解，本研究藉助人工合成的高品質CuFeO_2單晶，系統性的透過磁性測量、晶體結構分析與電子能量損失能譜分析（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS），證明出Cu^+和(FeO_2)^-層間存在有很強的自旋－軌域交互作用（Spin-Orbital Coupling, SOC），使得CuFeO_2材料內部具有：（1）偏大於理論值的有效磁偶極矩（μ_(eff)）；（2）在Cu^(+1)上發現金屬態與共價態共存之特徵；與（3）介穩態（metastable）能帶結構的形成。我們認為此SOC機制在光催化過程中扮演極為重要的角色，特別是介穩態能帶的存在延長了電子－電洞再結合時間（recombination time），有利光催化反應產生，提供了開發人工光合作用材料重要的學理依據。
Subjects
銅鐵礦
單晶
光催化水分解製氫
自旋－軌域交互作用
介穩態能帶
delafossite
single crystal
artificial photosynthesis
spin-orbital coupling
metastable band structure
Publisher
中國鑛冶工程學會
Type
journal article