1. Molten Salts‐Driven Discovery of a Polar Mixed‐Anion 3D framework at the nanoscale: Zn4Si2O7Cl2, Charge Transport and Photoelectrocatalytic Water Splitting
- Author
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Kumar, Ram, Song, Yang, Ghoridi, Anissa, Boullay, Philippe, Rousse, Gwenaelle, Gervais, Christel, Diogo, Cristina Coelho, Kabbour, Houria, Sassoye, Capucine, Beaunier, Patricia, Castaing, Victor, Viana, Bruno, Ruiz Gonzalez, Maria Luisa, Calbet, José Gonzalez, Laberty-Robert, Christel, Portehault, David, Novel Advanced Nano-Objects (LCMCP-NANO), Matériaux Hybrides et Nanomatériaux (LCMCP-MHN), Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie du solide et de l'énergie (CSE), Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé (LCMCP-SMiLES), Fédération de Chimie et Matériaux de Paris-Centre (FCMat), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Réactivité de Surface (LRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC), Université Paris sciences et lettres (PSL), Universidad Complutense de Madrid = Complutense University of Madrid [Madrid] (UCM), Reactive Materials for Electrochemical Systems (LCMCP-RMES ), and CNRS-CEA METSA network, Department of Energy (DOE) Office of Science User Facility operated for the DOE Office of Science by Argonne National Laboratory under Contract No. DE-AC02-06CH11357, GENCI-IDRIS (Grant 097535). Région Ile de France - SESAME
- Subjects
electron crystallography ,mixed anions ,photoelectrocatalysis ,molten salts ,[CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography ,oxychloride ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,[CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis - Abstract
International audience; Mixed-anion compounds widen the chemical space of attainable materials compared to single anionic compounds, but the exploration of their structural diversity is limited by common synthetic paths. Especially, oxychlorides rely mainly on layered structures, which suffer from low stability during photo(electro)catalytic processes. Herein we report a strategy to design a new polar 3D tetrahedral framework with composition Zn4Si2O7Cl2. We use a molten salt medium to enable low temperature crystallization of nanowires of this new compound, by relying on tetrahedral building units present in the melt to build the connectivity of the oxychloride. These units are combined with silicon-based connectors from a non-oxidic Zintl phase to enable precise tuning of the oxygen content. This structure brings high chemical and thermal stability, as well as strongly anisotropic hole mobility along the polar axis. These features, associated with the ability to adjust the transport properties by doping, enable to tune water splitting properties for photoelectrocatalytic H2 evolution and water oxidation. This work then paves the way to a new family of mixed-anion solids
- Published
- 2023
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