黑大邢子鹏与齐鲁工大周卫JMCA：多金属氧酸盐基卵黄-壳双Z型超结构串联异质结纳米反应器有效提高光催化降解盐酸四环素和产氢性能

点击蓝字关注我们

近年来，基于空心结构形成的卵黄-壳纳米反应器在光催化等领域受到广泛关注。值得注意的是，当纳米反应器用于光催化时，它们可以提供特定的功能，例如封装、限域效应。纳米反应器中的空心壳组分可以限制包裹在空壳中物种的尺寸，以防止其聚集引起光催化性能下降，能提高光利用率并调控其活性物种的表面电子分布以提高其催化性能。此外，纳米反应器可以提供一个封闭的催化环境，卵黄-壳可以独立催化不同的反应。因此，用于非均相光催化的具有卵黄-壳结构光催化剂的设计合成具有重要意义。

黑龙江大学邢子鹏教授与齐鲁工业大学周卫教授在《Journal of Materials Chemistry A》期刊上发表了题为“Polyoxometalate-based Yolk@Shell Dual Z-scheme Superstructure Tandem Heterojunction Nanoreactors: Encapsulation and Confinement Effects”的文章（DOI:10.1039/D1TA07800C），此研究得到国家自然科学基金（21871078）的资助。该研究制备了一种多金属氧酸盐基的卵黄-壳双Z型超结构串联异质结纳米反应器用以有效提高光催化降解盐酸四环素和产氢性能。花球状的ZnIn₂S₄被封装在空心十二面体K₃PW₁₂O₄₀中，防止其自聚集，从而提高其光催化性能。花壳状ZnIn₂S₄生长在空心十二面体K₃PW₁₂O₄₀基底上，有利于缩短电荷扩散距离，进一步增加暴露的催化活性位点，纳米反应器也可以提供一个封闭的催化环境。空心十二面体K₃PW₁₂O₄₀及其内外表面的ZnIn₂S₄形成双Z型串联异质结，将几何和电子效应进行了有机结合。光催化降解盐酸四环素实验结果表明，花球状ZnIn₂S₄@空心十二面体K₃PW₁₂O₄₀@花壳状ZnIn₂S₄/Ag₂S纳米反应器具有优异的光催化降解效率，可达99%，此纳米反应器的产氢性能也远高于单体材料。该工作为构建新型高效光催化材料提供了新思路。

图1.花球状ZnIn₂S₄@空心十二面体K₃PW₁₂O₄₀@花壳状ZnIn₂S₄/Ag₂S超结构纳米反应器的合成示意图。

图2.HD-KPW (a)、ZIS@HD-KPW@ZIS (b) 和 ZIS@HD-KPW@ZIS/AS (c) 的 SEM照片，HD-KPW (d) 的TEM照片,ZIS@HD-KPW@ZIS/AS (e), ZIS@HD-KPW@ZIS/AS (f) 的 HRTEM照片，ZIS@HD-KPW@ZIS/AS (g)的SEM照片， K、P、W、O、Zn、In、S 和 Ag 元素的相应EDX mapping (h)。

图3.HD-KPW、ZIS、AS、ZIS@HD-KPW@ZIS和ZIS@HD-KPW@ZIS/AS的XRD谱图(a)和FT-IR光谱(b)，光催化降解四环素盐酸盐曲线 (c)及ZIS@HD-KPW@ZIS/AS的十次循环降解曲线(d)。

原文链接

https://doi.org/10.1039/D1TA07800C

相关进展

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。