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  5. Dislocation-engineered piezocatalytic water splitting in single-crystal BaTiO₃
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Dislocation-engineered piezocatalytic water splitting in single-crystal BaTiO₃

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TUDa URI
tuda/13011
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-290585
DOI
10.26083/tuprints-00029058
Autor:innen
Zhang, Yan ORCID 0000-0002-0132-3325
Feng, Kaiyu
Song, Miao
Xiang, Shan
Zhao, Yan
Gong, Hanyu
Ni, Fan
Dietrich, Felix
Fulanović, Lovro ORCID 0000-0002-9194-5688
Zhuo, Fangping ORCID 0000-0001-5194-320X
Buntkowsky, Gerd ORCID 0000-0003-1304-9762
Frömling, Till ORCID 0000-0002-8827-1926
Zhang, Dou ORCID 0000-0001-8555-2784
Bowen, Chris ORCID 0000-0002-5880-9131
Rödel, Jürgen ORCID 0000-0002-8975-7741
Kurzbeschreibung (Abstract)

The rapid development of society has exacerbated energy scarcity, making water splitting a promising solution for humanity to produce green hydrogen. Therefore, enhancing the relatively low catalytic performance of piezoelectric bulk catalysts is crucial to unlocking their potential for broader practical applications and potentially alleviating contemporary energy demands. Here, we introduce a sustainable doping strategy that deliberately imprints dislocations and their associated strain fields without additional elements into barium titanate single crystals to address the challenges faced by bulk piezoelectric catalysts. The presence of highly-oriented {100}〈100〉dislocations in plastically deformed materials was observed utilizing bright-field transmission electron microscopy. The strains induced by dislocations were mapped using high-angle annular dark-field and geometric phase analysis techniques. According to experimental observations and density functional theory calculations, the deformed materials exhibit superior performance in terms of electrical conductivity, ultrasonic response, and hydrogen adsorption-free energy. As result a nearly fivefold increase in piezoelectric catalytic performance, as compared to undeformed reference materials, is achieved. Our work demonstrates the potential of dislocation engineering to boost bulk piezoelectric catalysts, thereby challenging the current reliance on powder-based catalysts.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Energy & Environmental Science
Startseite
602
Endseite
612
Jahrgang der Zeitschrift
18
Heftnummer der Zeitschrift
2
ISSN
1754-5706
Verlag
The Royal Society of Chemistry
Ort der Erstveröffentlichung
Cambridge
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1039/d4ee03789h
PPN
532454618
Zusätzliche Infomationen
This article is part of the themed collection: Recent Open Access Articles

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