当前位置 : X-MOL首页行业资讯 › 静电自组装制备2D/2D CoWO₄/g-C₃N₄ p-n异质结用于高效光催化析氢:内建电场调节电荷分离及机理探究

静电自组装制备2D/2D CoWO₄/g-C₃N₄ p-n异质结用于高效光催化析氢:内建电场调节电荷分离及机理探究

本篇文章版权为李俊研究小组所有,未经授权禁止转载。

背景介绍


氢气作为一种高效的可再生能源,有望取代化石燃料,实现碳中和的目标。现今,二维半导体材料的光催化分水技术因其能够缓解能源危机和降低环境污染等优点而备受关注。n型半导体石墨化氮化碳(CN)广泛应用于光催化产氢,然而,块状CN常常由于电子传输缓慢、比表面积低和光诱导载流子复合率高的问题限制了其应用。通过复合具有优良可见光吸收的过渡金属钨酸盐半导体可以有效解决上述问题。其中p型半导体CoWO4(CWO)由于结构稳定等优点被广泛研究。由于p型与n型半导体费米能级的电位差较大,两者耦合可以产生强大的内置电场,进而可以驱动电荷载流子的分离,提高光催化产氢性能。


成果简介


郑州大学李俊副教授研究小组与武汉工程大学郭盛副教授报道了一种采用静电自组装的方法制备了CWO/CN纳米片异质结,所构建的二维/二维(2D/2D) p-n异质结构具有丰富的异质界面、较高的电荷密度和快速的光诱导载流子分离效率。原位开尔文探针力显微镜和DFT计算分别从实验和理论上证实了光诱导载流子在界面的转移遵循Ⅱ型-异质结的电荷转移路径。飞秒瞬态吸收(TA)光谱,光电流,阻抗以及LSV曲线均证实了CWO的加入有利于电子空穴的分离。优化后的 CWO/CN 复合材料具有较高的光催化性能。


图文导读


image.png

图1 (a) CWO/CN异质结的合成示意图,CWO/CN异质结的TEM图片(b),HRTEM图片(c)和EDS (d-i)。


image.png

图2 CN、CWO和3CWO/CN的XPS分析


image.png

图3 (a-f) 3CWO/CN的AFM图、KPFM图及相应的电势差,(g) 电荷转移示意图,(h, i) 光照和黑暗下p-n结载流子的转移。


image.png

图4 (a-b) CN和CWO的态密度,(c-d) CN和CWO的功函数,(e)电位差驱动电荷转移,(f) CWO/CN异质结的静电势,(g) CWO/CN p-n结内部电场的形成过程和电荷转移机理。


作者简介


李俊,郑州大学直聘副教授,硕士生导师,郑州大学青年拔尖人才,河南先进技术研究院对外合作办公室主任,中国化学会会员,中国感光学会会员,《Advanced Powder Materials》期刊青年编委。近年来主要从事纳米催化剂的结构设计、可控构筑、原位表征及其在光、电催化领域的应用研究等,设计并构筑了一系列新型纳米催化剂用于环境污染净化和碳基资源转化。先后在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Appl. Catal. B: Environ.、Environ. Sci. Technol.、Nano Res.等国际知名期刊发表SCI论文50余篇,先后15篇论文入选ESI高被引论文,4篇入选热点论文,他引2500余次,H-index 27。2021年荣获全国青少年零碳科技项目学术论著“十佳萃选”。


郭盛,武汉工程大学副教授,硕士生导师,新加坡南洋理工大学博士后。近年来主要从事新型绿色环境催化与吸附材料的制备、光催化协同Fenton/PMS活化等高级氧化技术以及3D打印材料处理难降解有机废水的研究工作。在Appl. Catal. B: Environ.、Nano Res.、Chem. Eng. J.、Water Res.、Carbon、J. Mater. Sci. Technol.等国内外知名期刊上发表论文30余篇,(其中高被引论文5篇)。


文章信息


H. Wang, R. Niu, J. Liu, et al. Electrostatic self-assembly of 2D/2D CoWO4/g-C3N4 p–n heterojunction for improved photocatalytic hydrogen evolution: Built-in electric field modulated charge separation and mechanism unveiling. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4329-z.

image.png

识别二维码或点击左下角“阅读原文”可访问全文



QQ截图20220430103511.png

如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOLx-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!

有奖问卷征集新
年货节
材料学领域约200份+SCI期刊
定位全球科研英才
讲述科研故事助力科学传播
中国图象图形学学会合作刊
东北石油大学合作期刊
动物源性食品遗传学与育种
上海交通大学合作刊
第五届中国新发展奖获奖名单
naturemental health
naturecities
特刊大模型安全与隐私
病理、诊断、疫苗、治疗
牛津大学出版社
期刊编辑亲授的在线课程
关注应用数学最新研究
专业英语编辑服务
聚焦高分子材料3D打印技术
关注能源系统及应用
JOURNALS诚邀投稿,欢迎成为我们的作者!
组织工程与器官再造
关注医疗与健康教育
naturecomputationalscience
2022年度论文正式公布
立足当下探索未来科研
关注GIS,GPS 及遥感技术
生物领域230+SCI期刊
屿渡论文,编辑服务
香港理工
中科大
北大
福大
南科大
东华师范
上海交大
多次-上海有机所左智伟
郑大
南科大
隐藏1h前已浏览文章
课题组网站
新版X-MOL期刊搜索和高级搜索功能介绍
ACS材料视界
x-mol收录
试剂库存
down
wechat
bug