An investigation on the role of indium in LaBaInO4, through synthesis and characterization of LaBaGaO4 and LaBaInxGa1-xO4

Perovskites with semiconducting properties are promising materials for photocatalytic applications in sustainable energy and water treatment; the aforementioned materials are attractive because their octahedral framework is both robust and compositionally f lexible, allowing precise, structure-level tuning while maintaining stability in aqueous environments. This work examines the role of indium in the Ruddlesden–Popper type perovskite LaBaInO4 through partial and complete substitution of gallium with indium in LaBaGaO4. Phase purity, crystal structure, morphology, and optical properties were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), respectively. Photocatalytic activity was evaluated for hydrogen evolution and Rhodamine B degradation. to understand the role of mixed-anion and role of fluoride to oxide substitution, topochemical fluorination was applied to LaBaGaO4 and Ga/In-substituted compounds to investigate band gap tuning in both flexible and rigid formed phases. Results reveal the influence of cation substitution and fluorination on structural, optical, and photocatalytic properties, providing insights into the design of advanced perovskite photocatalysts for energy and environmental ap plications.

Le perovskiti a comportamento semiconduttore rappresentano materiali di grande inter esse per applicazioni fotocatalitiche nel campo dell’energia sostenibile e del trattamento delle acque. In questo lavoro è stato studiato il ruolo dell’indio nella perovskite di tipo Ruddlesden–Popper LaBaInO4, attraverso la sua sostituzione parziale e completa con gal lio, ottenendo LaBaGaO4 e nove composizioni intermedie Ga/In. Le proprietà strutturali, morfologiche e ottiche sono state analizzate mediante diffrazione a raggi X, microscopia elettronica a scansione e spettroscopia di riflettanza diffusa UV–Vis. L’attività fotocata litica è stata valutata in termini di evoluzione dell’idrogeno da scissione dell’acqua e di degradazione della Rodamina B. Per incrementarne le prestazioni, è stata inoltre appli cata una fluorurazione topochimica a LaBaGaO4 e ai composti Ga/In, con l’obiettivo di modulare il band gap in differenti fasi cristalline. I risultati evidenziano come la sosti tuzione cationica e la fluorurazione influenzino in modo significativo le proprietà strut turali, ottiche e fotocatalitiche, fornendo utili indicazioni per la progettazione di nuovi fotocatalizzatori a base di perovskiti per applicazioni energetiche e ambientali.