Mixed-Anion Band Engineered Cobalt Oxynitride for Efficient Solar Water Splitting and Nitrogen Fixation
Notice bibliographique
Résumé
This study presents a strategic band structure engineering approach for synthesizing of cobalt oxynitride (CON) using cobalt nitride (CN) as a precursor. Comprehensive structural characterization, employing X-ray diffraction with Rietveld refinement, micro-Raman spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscopy, confirmed the presence of Co–O and Co–N bonding within the single-phase CON structure, highlighting the integrated coordination environment of cobalt in the system. Notably, DFT calculations reveal that body-diagonal positioning of nitrogen atoms in oxynitride structure offers superior thermodynamic stability due to minimized anion repulsion, symmetric Co–N bonding, and reduced lattice strain. Optical and physicochemical analyses revealed enhanced light absorption and a reduced bandgap of 2.41 eV for CON compared to 2.62 eV for the cobalt oxide (CO) system. This improvement arises from the effective hybridization of O 2p and N 2p orbitals, leading to a hybrid phase that denotes a solid-solution-type Co–O–N lattice with local bonding heterogeneity, rather than a separate multiphase structure. The CON system demonstrated superior photocatalytic performance, achieving a dye degradation efficiency of ∼92%, a hydrogen (H 2 ) evolution rate of 1748.6 μmol g –1 h –1, and an ammonia (NH 3 ) production rate of 411.2 μmol g –1 h –1, significantly outperforming both oxide (CO: ∼62%, 512.5, 187.3 μmol g –1 h –1 ) and nitride (CN: ∼39%, 152.4, 78.6 μmol g –1 h –1 ) systems. These enhancements arise from synergistic interactions within the mixed-anion oxynitride lattice, which optimize charge separation and transfer dynamics during the photocatalytic reactions. This work highlights cobalt oxynitrides as a promising class of materials for energy conversion and environmental remediation, offering a new paradigm in the functional tuning of conventional metal oxides.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».