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Journal articles
Bandgap Engineering from Cation Balance: the Case of Lanthanide Oxysulfide Nanoparticles
Clément Larquet
1, 2
Anh-Minh Nguyen
1
Estelle Glais
1, 3
Lorenzo Paulatto
2
Capucine Sassoye
1
Mohamed Selmane
4
Pierre Lecante
5
Clement Maheu
Christophe Geantet
6
Luis Cardenas
7
Corinne Chanéac
1
Andrea Gauzzi
2
Clément Sanchez
1
Sophie Carenco
1
1
Chaire Chimie des matériaux hybrides
LCMCP - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris
7
XPS - IRCELYON-Etudes & analyse de surfaces, XPS, LEIS
IRCELYON - Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon
Clément Larquet 1, 2
Author
Anh-Minh Nguyen 1
Author
Estelle Glais 1, 3
Author
Lorenzo Paulatto 2
Author
Capucine Sassoye 1
Author
Mohamed Selmane 4
Author
Pierre Lecante 5
Author IdHAL : pierre-lecante ORCID : https://orcid.org/0000-0001-6337-6855
Clement Maheu
Author
Christophe Geantet 6
Author IdHAL : christophe-geantet
Luis Cardenas 7
Author
Corinne Chanéac 1
Author IdHAL : corinne-chaneac ORCID : https://orcid.org/0000-0001-9785-1052
Andrea Gauzzi 2
Author
Clément Sanchez 1
Author IdHAL : clement-sanchez
Sophie Carenco 1
Author IdHAL : sophie-carenco ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/D-6512-2011 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-6164-2053
1
Chaire Chimie des matériaux hybrides (11 place Marcelin Berthelot
75005 PARIS - France)
- LCMCP - Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (Sorbonne Université
4 place Jussieu
75252 Paris cedex 05 - France)
- CdF (institution) - Collège de France (France)
- SU - Sorbonne Université (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7574 (France)
2
IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (Tour 23 - Barre 22-23 - 4e étage - BC 115 4 place Jussieu 75252 PARIS - France)
- MNHN - Muséum national d'Histoire naturelle (57, rue Cuvier - 75231 Paris Cedex 05 - France)
- Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206 (France)
- SU - Sorbonne Université (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7590 (France)
3
IRCP - Institut de Recherche de Chimie Paris (Chimie ParisTech - PSL, 11 rue Pierre et Marie Curie, 75005 Paris - France)
- MC - Ministère de la Culture (182 rue Saint-Honoré 75001 Pariis - France)
- ENSCP - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (11, rue Pierre et Marie Curie
75231 Paris Cedex 05 - France)
- PSL - Université Paris sciences et lettres (60 rue Mazarine 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8247 (France)
4
IMPC - Institut des matériaux de Paris-Centre (UMR7574 4, place Jussieu - Tour 54 75252 PARIS CEDEX 05 - France)
- ENSCP - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (11, rue Pierre et Marie Curie
75231 Paris Cedex 05 - France)
- PSL - Université Paris sciences et lettres (60 rue Mazarine 75006 Paris - France)
- ESPCI Paris - Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (10 rue Vauquelin, 75231 Paris cedex 05 - France)
- PSL - Université Paris sciences et lettres (60 rue Mazarine 75006 Paris - France)
- SU - Sorbonne Université (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
5
CEMES - Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (29 Rue Jeanne Marvig - BP 94347 31055 TOULOUSE CEDEX 4
- France)
- INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (135, avenue de Rangueil - 31077 Toulouse cedex 4 - France)
- ICT-FR 2599 - Institut de Chimie de Toulouse (118 Route de Narbonne 31062 Toulouse cédex 9 - France)
- IRD - Institut de Recherche pour le Développement (Siège Le Sextant 44, bd de Dunkerque CS 90009 13572 Marseille cedex 02 - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FR2599 (France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR8011 (France)
6
IRCELYON - Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (2 avenue Albert Einstein 69226 Villeurbanne cedex - France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5256 (France)
7
XPS - IRCELYON-Etudes & analyse de surfaces, XPS, LEIS (France)
- IRCELYON - Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (2 avenue Albert Einstein 69226 Villeurbanne cedex - France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
- Université de Lyon (92 rue Pasteur - CS 30122, 69361 Lyon Cedex 07 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5256 (France)
- UCBL - Université Claude Bernard Lyon 1 (43, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex - France)
Abstract : Among the inorganic compounds, many oxides and sulfides are known to be semiconductors. At the crossroads of these two families, oxysulfide MxOySz compounds were much less investigated because they are scarce in nature and complex to synthesize. Amongst them, lanthanide oxysulfide Ln2O2S (Ln = lanthanide) are indirect bandgap semiconductors, with wide gaps, except Ce2O2S. (Gd,Ce)2O2S anisotropic nanoparticles with hexagonal structure were obtained over the whole composition range and exhibit colors varying from white to brown with increasing Ce concentration. Bandgap engineering is thus possible, from 4.7 eV for Gd2O2S, to 2.1 eV for Gd0.6Ce1.4O2S, while the structure is preserved with a slight lattice expansion. Surprisingly, due to the limited thickness of the lamellar nanoparticles, the bandgap of the nanoparticles is direct as validated by density functional theory on slabs. The fine control of the bandgap over a wide range, solely triggered by the cation ratio, is rarely described in the literature and highly promising for further development of this class of compounds. We propose a multi-regime mechanism to rationalize the bandgap engineering over the whole composition range. This should inspire the design of other bimetallic nanoscaled compounds, in particular in the field of visible light photocatalysis.
Document type :
Journal articles
Domain :
Complete list of metadatas
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02167240
Contributor : Hal Sorbonne Université Gestionnaire <>
Submitted on : Thursday, June 27, 2019 - 3:59:23 PM
Last modification on : Thursday, December 17, 2020 - 1:40:08 PM
Contributor : Hal Sorbonne Université Gestionnaire <>
Submitted on : Thursday, June 27, 2019 - 3:59:23 PM
Last modification on : Thursday, December 17, 2020 - 1:40:08 PM
File
Larquet et al. - 2019 - Bandga...
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Identifiers
- HAL Id : hal-02167240, version 1
- DOI : 10.1021/acs.chemmater.9b00450
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Citation
Clément Larquet, Anh-Minh Nguyen, Estelle Glais, Lorenzo Paulatto, Capucine Sassoye, et al.. Bandgap Engineering from Cation Balance: the Case of Lanthanide Oxysulfide Nanoparticles. Chemistry of Materials, American Chemical Society, In press, ⟨10.1021/acs.chemmater.9b00450⟩. ⟨hal-02167240⟩
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