物理化学学报 >> 2025, Vol. 41 >> Issue (4): 100031.doi: 10.3866/PKU.WHXB202402016
李钦1, 张慧慧1, 顾华军1, 崔园园3, 高瑞华2,*, 戴维林1,*(
)
收稿日期:2024-02-19
修回日期:2024-04-03
录用日期:2024-04-03
发布日期:2024-12-28
通讯作者:
Email: ruihuagao@fudan.edu.cn (高瑞华)wldai@fudan.edu.cn (戴维林)
基金资助:
Qin Li1, Huihui Zhang1, Huajun Gu1, Yuanyuan Cui3, Ruihua Gao2,*, Wei-Lin Dai1,*(
)
Received:2024-02-19
Revised:2024-04-03
Accepted:2024-04-03
Published:2024-12-28
Contact:
Email: ruihuagao@fudan.edu.cn (Ruihua Gao)wldai@fudan.edu.cn (Wei-Lin Dai)
Supported by:摘要:
在能源短缺和环保优先的背景下,光催化制氢是将太阳能转化为化学能的重要途径之一。有效提高光生载流子的分离效率对于设计具有优异析氢活性的光催化剂至关重要。本研究采用一步原位水热法构建了由Cd0.5Zn0.5S纳米棒和Ti3C2 MXene纳米片组成的二元异质结光催化剂。当Ti3C2 MXene的含量为0.5 wt% (质量分数)时,光催化产氢的最大速率为15.56 mmol∙g−1∙h−1,是纯Cd0.5Zn0.5S的2.56倍。经过5次催化循环后,光催化活性没有显著下降。该材料在350 nm紫外光下展现出最高的AQE为18.4%。此外,基于X射线光电子能谱(XPS)、原位光照XPS、飞秒瞬态吸收光谱、密度泛函理论(DFT)计算和光催化活性实验,我们提出了MXene/Cd0.5Zn0.5S复合材料的电荷转移和光催化制氢机理。我们的研究表明,引入不含贵金属的MXene材料可以有效地帮助光生电子的转移。这项工作展示了MXene材料在构建高效低成本的制氢光催化剂方面的潜力。
李钦, 张慧慧, 顾华军, 崔园园, 高瑞华, 戴维林. Ti3C2 MXene纳米片上原位生长的Cd0.5Zn0.5S纳米棒实现高效可见光催化析氢[J]. 物理化学学报, 2025, 41(4), 100031. doi: 10.3866/PKU.WHXB202402016
Qin Li, Huihui Zhang, Huajun Gu, Yuanyuan Cui, Ruihua Gao, Wei-Lin Dai. In situ Growth of Cd0.5Zn0.5S Nanorods on Ti3C2 MXene Nanosheet for Efficient Visible-Light-Driven Photocatalytic Hydrogen Evolution[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2025, 41(4), 100031. doi: 10.3866/PKU.WHXB202402016
| 1 |
doi: 10.1039/C8CS00542G |
| 2 |
doi: 10.1021/cr1001645 |
| 3 |
doi: 10.1038/238037a0 |
| 4 |
doi: 10.1038/nmat2317 |
| 5 |
doi: 10.1126/science.aaa3145 |
| 6 |
doi: 10.1021/jacs.9b05964 |
| 7 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.04.065 |
| 8 |
doi: 10.1016/j.jcis.2021.01.083 |
| 9 |
doi: 10.1002/adfm.201806774 |
| 10 |
doi: 10.1016/j.jmst.2019.11.020 |
| 11 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.118885 |
| 12 |
doi: 10.1016/j.apsusc.2018.08.250 |
| 13 |
doi: 10.1002/anie.202000158 |
| 14 |
doi: 10.1002/adma.v32.1610.1002/adma.201906368 |
| 15 |
doi: 10.1002/adma.201904249 |
| 16 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2019.118541 |
| 17 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2019.118029 |
| 18 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.10.010 |
| 19 |
doi: 10.1016/j.apcata.2019.117115 |
| 20 |
doi: 10.1039/C9TA13836F |
| 21 |
doi: 10.1021/cs4000975 |
| 22 |
doi: 10.1002/anie.201210294 |
| 23 |
doi: 10.1002/adma.201102306 |
| 24 |
doi: 10.1021/acsnano.0c10671 |
| 25 |
doi: 10.1002/advs.202202748 |
| 26 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2022.122009 |
| 27 |
doi: 10.1002/adma.201906739 |
| 28 |
doi: 10.1016/j.cej.2021.132950 |
| 29 |
doi: 10.1021/acsnano.9b10066 |
| 30 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2019.01.051 |
| 31 |
doi: 10.1016/j.cej.2020.124519 |
| 32 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2019.118379 |
| 33 |
doi: 10.1039/C7TA04122E |
| 34 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119191 |
| 35 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202108028 |
| 36 |
doi: 10.1016/S1872-2067(22)64096-8 |
| 37 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202209037 |
| 38 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.003 |
| 39 |
doi: 10.1002/adfm.202214470 |
| 40 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64444-4 |
| 41 |
doi: 10.1039/c9gc03332g |
| 42 |
doi: 10.1021/acscatal.1c02018 |
| 43 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2023.122537 |
| 44 |
doi: 10.1016/j.cej.2020.127177 |
| 45 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2019.118382 |
| 46 |
doi: 10.1021/acsanm.2c01639 |
| 47 |
doi: 10.1016/j.jcat.2021.09.001 |
| 48 |
doi: 10.1039/D2TA02755K |
| 49 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119006 |
| 50 |
doi: 10.1016/j.jmst.2021.12.028 |
| 51 |
doi: 10.1007/s12598-022-02058-2 |
| 52 |
doi: 10.1016/S1872-2067(21)63915-3 |
| 53 |
doi: 10.1016/S1872-2067(22)64102-0 |
| 54 |
doi: 10.1039/D1NR02224E |
| 55 |
doi: 10.1002/advs.202103715 |
| 56 |
doi: 10.1039/c0gc00236d |
| 57 |
doi: 10.1002/anie.202200872 |
| 58 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64438-9 |
| 59 |
doi: 10.1002/anie.202218688 |
| [1] | 吕宪伟, 丁信元, 龚家兴, 闫旭焕, 黄大勇, 耿建新, 袁忠勇. 轨道杂化在光催化与电催化中的研究进展[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100151 - . |
| [2] | 樊凡, 修浩, 王宇婷, 崔永朋, 王雅君. NH2-MIL-125/Na掺杂g-C3N4复合S型异质结的构建及其光催化产过氧化氢性能[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100143 - . |
| [3] | 刘宇, 李鹏飞, 刘翼泽, 孙再成. 碳点作为单一光催化剂的最新进展[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100167 - . |
| [4] | 彭国强, 李秀艳, 李敏, 苏志博, 胡发露, 周国伟. 高效金属-有机框架的工程设计用于光催化CO2还原[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100164 - . |
| [5] | 张宇航, 李意, 曹玥晗, 帅英杰, 周宇, 周莹. Ir调控中间体生成类型抑制光催化甲烷转化中产物过氧化[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100173 - . |
| [6] | 陈芸, 邓代洁, 徐丽, 朱兴旺, 李赫楠, 孙成明. 共价键调控电荷转移以实现自供能电化学传感平台对重金属离子的灵敏分析[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100144 - . |
| [7] | 黄火帅, 韦之栋, 严嘉玮, 池家晟, 苏千翔, 陈铭夏, 江治, 孙洋洲, 上官文峰. 揭示ZnxCd1−xS固溶体光催化析氢中的直接-间接带隙跃迁机制[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100141 - . |
| [8] | 赵呈孝, 李昭霖, 吴东方, 杨小飞. SBA-15模板化共价三嗪框架增强光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100149 - . |
| [9] | 葛成艳, 胡佳伟, 刘星雨, 宋玉玺, 刘超, 邹志刚. 自集成黑色NiO团簇与ZnIn2S4微球实现S型电子转移机制下光热辅助制氢[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100154 - . |
| [10] | 陈轼逸, 付家龙, 裘建平, 常国菊, 郝仕油. 废弃医用口罩衍生的碳量子点增强BiOBr/g-C3N4 S型异质结光催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100135 - . |
| [11] | 张凤英, 梅杨林, 蒋毓蔓, 郑申申, 郑凯波, 周莹. 瞬态吸收光谱在太阳能转化利用中的研究进展[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100118 - . |
| [12] | 王文龙, 郝文韬, 何浪, 乔佳, 李宁, 陈朝秋, 覃勇. 碳量子点/TiO2 S型异质结的能带和吸附工程促进光催化CO2甲烷化[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100116 - . |
| [13] | 洪佳楠, 许辰宇, 刘烟, 黎昌棋, 王梦琳, 张彦威. 通过边缘活性位点调控解析光热催化中析氢与二氧化碳还原的界面竞争[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100099 - . |
| [14] | 韦梦兰, 欧晓霞, 王艺濛, 张梦圆, 滕飞, 王凯旋. S型异质结g-C3N4/Bi2WO6高效降解左氧氟沙星:性能、机理及降解路径[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100105 - . |
| [15] | 李静萍, 严素定, 吴佳曦, 程强, 王楷. LiFePO4改善无机/有机S型光催化剂的过氧化氢光合作用[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100104 - . |
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