连续可控的调节半导体材料的电子结构对于其在光电，光化学等一系列领域内的应用极其重要。对于光催化半导体材料而言，带隙大小，带边(导带底和价带顶)位置以及能带的形状分别决定了其吸光能力，氧化还原能力以及载流子的有效质量。这些性质是影响半导体光催化剂效率的主要因素。调节半导体材料的电子材料的传统方法包括调控材料的尺寸、形貌、晶体结构、化学组成(其中掺杂和形成固溶体是两个常见改变化学组成的手段)等。近年来，应力调控在改善二维半导体材料的能带结构方面，尤其是涉及光电转换应用的领域，取得了可喜的进展。然而在光催化领域，有有关应力调节能带结构的研究却并不多见。

图1  (a)方形BiOBr纳米片的TEM图，(b)方形BiOBr纳米片的应力分布; (c)圆形BiOBr纳米片的TEM图，(d)圆形BiOBr纳米片的应力分布。(a)和(c)的标尺长度为1μm，(b)和(d)的标尺长度是10 nm。

我们研究小组通过对以(001)晶面暴露的BiOBr二维纳米片作为研究对象。通过合成反应中pH值的调控控制材料的生长速率，合成了一系列铋氧氯(BiOBr) 纳米片。通过XRD，TEM以及GPA应力模拟的分析，我们发现通过对反应条件的控制实现了对BiOBr纳米片内部应力的连续调节。如图1所示，圆形BiOBr纳米片的内部应力明显小于方形BiOBr纳米片，其内部应力的分布也更均匀。如图2所示，通过在可见光下降解目标污染物(罗丹明B(a)，甲基橙(b)和苯酚(c))，我们发现圆形BiOBr纳米片在可见光下的光催化活性要明显优于方形BiOBr纳米片。通过对吸收光谱(图2d)、可见光下的光电流(图2e)分析以及第一性原理计算，我们发现内部应力不同的BiOBr样品的的电子结构发生了明显的变化。圆形BiOBr纳米片的优越的光催化活性正是源于应力对其电子结构的优化。该研究发现发表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 27592-27596.

图2 不同应力的BiOBr纳米片在可见光下降解目标污染物的降解曲线：(a)罗丹明B， (b)甲基橙， (c)苯酚; (d)不同应力的BiOBr纳米片的紫外-可见吸收光谱，

(e)可见光光电流响应

文章发表：

1.        Modulation of Photocatalytic Properties by Strain in 2DBiOBr Nanosheets Haifeng Feng, Zhongfei Xu, Liang Wang, Youxing Yu, David Mitchell, DandanCui, Xun Xu, Ji Shi, Takumi Sannomiya, Yi Du*, Weichang Hao*, Shixue Dou. ACS Appl. Mater.Interfaces: 2015, 7: 27592-27596