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我院环境功能材料课题组在光解水制氢领域取得新进展


发布者:张伟    发布时间:2021-04-02    浏览次数:285

 


近日,我院环境功能材料团队在光解水制氢领域取得新进展,相关成果以Engineering cation defect-mediated Z-scheme photocatalysts for a highly efficient and stable photocatalytic hydrogen production”为题发表于国际TOP期刊Journal of Materials Chemistry A (简称JMCA)区,IF=11.301)上。我校环境科学与工程2018硕士研究生于凯为第一作者,通讯作者为曹海雷副教授与吕健教授,福建农林大学为第一完成单位。



论文附图


 随着能源短缺和环境污染日益严重,开发和利用可再生清洁能源的需求愈加紧迫。利用太阳光驱动催化剂制备氢气是解决能源和环境问题的理想途径之一。其中,Z型异质结能够有效地分离电子和空穴,提高光催化产氢活性,因此在光催化分解水产氢方面具有广阔的应用前景。


研究开发了锌空位介导的直接ZCdS/ZnSCSZS–VZn)异质结,通过ZnS中引入阳离子缺陷来调节光催化剂的能带结构,助于形成欧姆接触提高光催化产氢性能。研究表明,在可见光照射下,CSZS-VZn异质结的最高产氢活性可达46.63 mmol h-1 g-1,分别是CdSZnS-VZn3881727倍,在400 nm波长下最佳表观量子效率达到9.5%

在此基础上,解析了锌空位缺陷构造异质结强化光解水制氢的机理,即CSZS-VZn光催化活性增强主要是因为锌空位缺陷的存在,从而形成了Z型异质结,光生电子被捕获在ZnS的缺陷能级上并通过在异质结界面处的欧姆接触与CdS中的空穴重新结合。通过这种方式,CdS导带上的电子能够有效地用于产氢反应,并抑制了光腐蚀。这项工作为通过阳离子缺陷工程构筑Z型光催化剂进行高效光催化产氢提供了可行的设计策略。   

该论文为我院环境功能材料课题组与中国科NBA竞猜外围物质结构所合作研究的成果,并受福建农林大学杰出青年学者计划、福建农林大学优秀硕士学位论文基金、福建农林大学国际科技合作与交流项目、黑龙江大学无机功能材料化学重点实验室及国家能源与环境光催化重点实验室开放项目的资助。

原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ta/d0ta12269f



                            资源与环境NBA竞猜外围 图文  修新田审核



 
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