天大叶金花/于涛Nano Energy:析氢速率6834.6 μmol g-1 h-1!
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金属助催化剂NiCo
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在光催化析氢过程中的光热效应尚未被深入讨论。众所周知,从本质上加速光生电子转移和活性吸收水(*H
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O)以释放更多的氢质子(*H)对于光催化析氢的改进具有极其重要的意义。
在此,
天津大学叶金花
和
于涛
等通过两步溶剂热策略,将无贵金属助催化剂NiCo
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紧密负载到半导体ZnIn
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上(NCS/ZIS)。
纳米花状催化剂促进界面处的电荷重排以促进光生载流子的分离,重要的是,NiCo
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诱导的光热效应可以改善水分解的缓慢动力学,表观活化能从50.5 kJ mol
-1
降低到38.8 kJ mol
-1
,这有助于提高光催化析氢速率。因此,在光照下(λ=400 nm),NCS/ZIS的光催化析氢速率为6834.6 μmol g
-1
h
-1
,表观量子效率为13.0%。
时域有限差分(FDTD)和密度泛函理论(DFT)计算表明,局部电场增强可以促进光生载流子迁移;同时水分解的吉布斯自由能垒从ZIS上的2.94 eV下降到NCS/ZIS上的1.62 eV,导致H-OH键活化。该工作将为设计基于半导体-金属的光热辅助光催化系统提供有效策略,并促进了金属NiCo
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在太阳能-燃料转换中的应用。
Concentrating Electron and Activating H-OH bond of Absorbed Water on Metallic NiCo
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Boosting Photocatalytic Hydrogen Evolution. Nano Energy, 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107028
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