Trans Tianjin Univ |空心八面体Cu₂S/CdS p-n异质结构光催化制氢的高效集光与电荷转移

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文章信息

空心八面体Cu₂S/CdS p-n异质结构光催化制氢的高效集光与电荷转移

作者：Yanting Zhang, Lei Ran, Zhuwei Li, Panlong Zhai, Bo Zhang, Zhaozhong Fan, Chen Wang, Xiaomeng Zhang, Jungang Hou, Licheng Sun

原文标题：Simultaneously Efficient Solar Light Harvesting and Charge Transfer of Hollow Octahedral Cu₂S/CdS p-n Heterostructures for Remarkable Photocatalytic Hydrogen Generation.

期刊：Trans Tianjin Univ, 2021

https://doi.org/10.1007/s12209-021-00291-x

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-021-00291-x

本文亮点

通过模板和硫化策略制备了三维中空八面体Cu₂S/CdS异质催化剂，其光催化制氢速率达到了4.76 mmol/(g h)。其优异性能源于三维中空纳米结构增强太阳光吸收，Cu₂S/CdS异质结促使了电荷分离效率。

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内容简介

太阳能水裂解是工业制氢的一种很有前途的方法。通过模板和硫化策略制备了硫化镉量子点和硫化亚铜纳米片集成的三维中空八面体Cu₂S/CdS异质催化剂。独特的中空Cu₂S/CdS结构大大提高了光催化制氢速率，4.76 mmol/(g h)，比单一CdS和Cu₂S催化剂提高了8.5和476倍。其优异性能源于三维中空纳米结构增强太阳光吸收，Cu₂S/CdS异质结促使了电荷分离效率。这项工作不仅为中空光催化剂的合理设计和制备开辟了一条途径，而且揭示了独特异质结构在太阳能光催化转化中的重要作用。

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图文导读

图1 (a) 空心Cu₂S/CdS异质结构的合成方案。(b) Cu₂O、(c) Cu₂S/CdS、(d) Cu₂S的SEM图像。(e)铜、(f)硫、(g)镉的Cu₂S/CdS元素映射

图2 (a)、(b) TEM图像，(c) 异质结构图解，(d) HRTEM图像，(e) 选区电子衍射图，(f) 暗场STEM图像，以及(g) 铜、(h) 镉和(i) 硫的Cu₂S/CdS的HAADF-STEM元素映射

图3 (a) Cu₂S、CdS和Cu₂S/CdS的XRD图谱。(b) 测量光谱。Cu₂S/CdS的(c) Cu 2p区、(d) Cd 3d区和(e) S 2p区的高分辨XPS谱。(f) Cu₂S、CdS和Cu₂S/CdS的N₂吸附-解吸等温线

图4 (a) 表观产氢速率，(b) 在不同CdS含量的Cu₂S/CdS可见光照射下6 h内的光催化产氢速率。(c) Cu₂S/CdS的光催化制氢稳定性。(d) Cu₂S/CdS表观量子效率和紫外-可见吸收光谱的波长依赖性

图5 CdS和Cu₂S/CdS的(a) UV-vis吸收光谱、(b) 光致发光光谱、(c) 斩波光下的光电流响应、(d) 可见光下的电化学阻抗光谱和(e) 时间分辨光致发光光谱

通讯作者简介


  侯 军 刚
大连理工大学教授。于2010年获天津大学博士学位。2014—2015年，在日本东北大学任JSPS fellow。研究方向主要集中于光催化剂和电催化剂的开发、光催化和电催化水分解、CO₂/N₂转化为有价值的化学品、以及纳米材料的合成和应用。    孙 立 成
孙立成教授于1990年获大连理工大学博士学位。1992—1993年在德国Max-Planck-Institut für Strahlenchemie做博士后，师从Helmut Görner博士；1993—1995年在Freie Universität Berlin（Harry Kurreck教授课题组）担任洪堡学者。同年，来到斯德哥尔摩KTH Royal Institute of Technology，并于1997年成为助理教授，1999年晋升为副教授（Stockholm University），2004年成为正教授（KTH）。现任西湖大学的特聘教授、太阳能人工光合作用中心的负责人。研究兴趣包括人工光合作用、用于水氧化和制氢的分子催化剂、全水分解的功能装置以及太阳能电池。

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https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-021-00291-x

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