Nano Energy：原子层沉积合成高效稳定的CdS@ZnO光催化剂

“能源危机”和“环境污染”是当今世界面临的两大难题，半导体材料可以利用太阳能驱动光催化分解水产氢，为洁净的氢能源取代化石燃料提供了可能。然而，如何提高光催化产氢的效率和光催化剂的稳定性，是目前该领域面临的关键问题。

近日，西安交通大学电气学院新型储能与能量转换纳米材料研究中心采用原子层沉积（ALD）的方法设计了一类新型的CdS@ZnO核壳结构催化剂（图1），ALD可精确控制超薄ZnO壳层的厚度，调节CdS核对光的吸收，同时ALD成功实现了CdS与ZnO之间的紧密接触（图2），利于光生电子与空穴的快速迁移。该方法合成的CdS@ZnO/PdS在225 W的氙灯照射下产氢效率高达98.82 mmol/g/h，是此前报道的CdS-ZnO体系最高产氢效率的5.6倍（图1）。此外，由于ZnO壳层可有效阻止CdS核的光腐蚀，该光催化剂呈现出优秀的光催化稳定性，表现出可观的应用前景。该工作对于高效稳定产氢光催化剂的设计合成具有重要借鉴意义。

图1. 原子沉积合成CdS@ZnO的示意图、光催化机理、产氢效率和循环稳定性。

图2. 催化剂的透射电镜照片：CdS （a, c），CdS@ZnO₁₀₀ （b, d）。

该研究成果发表在Nano Energy 杂志上，文章的第一作者为西安交通大学的博士生马丹丹。该工作得到了国家自然科学基金委的资助。

该论文作者为：Dandan Ma, Jian-Wen Shi, Yajun Zou, Zhaoyang Fan, Xin Ji, Chunming Niu, Lianzhou Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Rational design of CdS@ZnO core-shell structure via atomic layer deposition for drastically enhanced photocatalytic H₂ evolution with excellent photostability

Nano Energy, 2017, 39, 183−191, DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.06.047

导师介绍

石建稳，男，博士，副教授，博士生导师；主要研究方向为：1）新型纳米光催化材料的设计、合成及应用研究；2）烟气低温脱硝催化剂的研发与脱硝机理研究；目前以第一作者（或通讯作者）在Nano Energy、ACS Appl. Mater. Interfaces、Chemical Engineering Journal、Applied Catalysis A、Applied Catalysis B、J Mater Chem A、 ChemCatChem 等期刊上发表SCI论文50余篇，申请专利25项（其中已获授权15项）。

http://www.x-mol.com/university/faculty/43040