物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (11): 2405019.doi: 10.3866/PKU.WHXB202405019
所属专题: 太阳燃料制备
安晨烨1, 阿比都维力∙司坎代尔1, 郭雪1, 朱玉坤1,*(
), 唐华1,*(
), 杨东江1,2,*(
)
收稿日期:2024-05-23
修回日期:2024-06-21
录用日期:2024-06-24
发布日期:2024-10-14
通讯作者:
Email: yukunzhu@qdu.edu.cn (朱玉坤)tanghua@qdu.edu.cn (唐华)d.yang@qdu.edu.cn (杨东江)
Chenye An1, Sikandaier Abiduweili1, Xue Guo1, Yukun Zhu1,*(
), Hua Tang1,*(
), Dongjiang Yang1,2,*(
)
Received:2024-05-23
Revised:2024-06-21
Accepted:2024-06-24
Published:2024-10-14
Contact:
Email: yukunzhu@qdu.edu.cn (Yukun Zhu)tanghua@qdu.edu.cn (Hua Tang)d.yang@qdu.edu.cn (Dongjiang Yang)
Supported by:摘要:
利用两种能带结构相匹配的半导体设计异质结,是实现太阳能驱动光催化制氢的重要策略之一。特别是S型异质结能够显著加速光生载流子的空间分离和迁移,同时保持较强的氧化还原能力。本文采用化学气相沉积工艺成功合成了红磷(RP)修饰的CeO2(CeO2/RP)的分级S型复合材料。在模拟太阳光照射下,优化的CeO2/RP S型异质结表现出了高效的光催化产氢速率,达到297.8 μmol∙h-1∙g-1,分别是纯CeO2和RP的8.8倍和5.7倍。这种高效的光催化制氢能力主要归因于界面上P—O—Ce键的存在,提供了有效的电荷转移通道,以及CeO2和RP之间形成的内置电场。光生电荷转移路径遵循S型机制,内建电场促使CeO2导带上的光生电子与RP价带上的光生空穴复合,从而使具有较高氧化还原电位的光生电子和空穴分别保留在RP的导带和CeO2的价带上。这项工作为开发具有优异光催化制氢性能的S型异质结光催化系统提供了新的见解和方法。
安晨烨, 阿比都维力∙司坎代尔, 郭雪, 朱玉坤, 唐华, 杨东江. 红磷纳米颗粒嵌入花状CeO2分级S型异质结高效光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11), 2405019. doi: 10.3866/PKU.WHXB202405019
Chenye An, Sikandaier Abiduweili, Xue Guo, Yukun Zhu, Hua Tang, Dongjiang Yang. Hierarchical S-scheme Heterojunction of Red Phosphorus Nanoparticles Embedded Flower-like CeO2 Triggering Efficient Photocatalytic Hydrogen Production[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40(11), 2405019. doi: 10.3866/PKU.WHXB202405019
| 1 |
doi: 10.1016/j.chempr.2022.04.013 |
| 2 |
doi: 10.1038/s41893-019-0309-z |
| 3 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.02.020 |
| 4 |
doi: 10.1038/238037a0 |
| 5 |
doi: 10.1038/s41560-019-0456-5 |
| 6 |
doi: 10.1016/j.jmst.2021.09.026 |
| 7 |
doi: 10.1016/j.cej.2023.142488 |
| 8 |
doi: 10.1016/j.cjsc.2024.100242 |
| 9 |
doi: 10.1002/adfm.202311623 |
| 10 |
doi: 10.1016/j.seppur.2024.126733 |
| 11 |
doi: 10.1039/d3cy00054k |
| 12 |
doi: 10.1002/sstr.202100086 |
| 13 |
doi: 10.3866/pku.Whxb202212016 |
| 14 |
doi: 10.1039/d3ee03282e |
| 15 |
doi: 10.1002/adma.202310600 |
| 16 |
doi: 10.1038/s41467-020-18350-7 |
| 17 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.027 |
| 18 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.05.046 |
| 19 |
doi: 10.3866/pku.Whxb202307016 |
| 20 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2018.11.011 |
| 21 |
doi: 10.1016/j.cej.2021.129530 |
| 22 |
doi: 10.1016/s1872-2067(21)63883-4 |
| 23 |
doi: 10.1016/s1872-2067(22)64099-3 |
| 24 |
doi: 10.1002/anie.202313172 |
| 25 |
doi: 10.1016/j.fuel.2023.128688 |
| 26 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120412 |
| 27 |
doi: 10.1021/acs.energyfuels.3c00120 |
| 28 |
doi: 10.1002/cssc.202301778 |
| 29 |
doi: 10.1016/j.jcis.2022.04.024 |
| 30 |
doi: 10.1016/j.cclet.2021.06.035 |
| 31 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121820 |
| 32 |
doi: 10.3866/pku.Whxb202302017 |
| 33 |
doi: 10.1016/j.jmst.2020.12.064 |
| 34 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119171 |
| 35 |
doi: 10.1016/j.jcat.2023.03.036 |
| 36 |
doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.124633 |
| 37 |
doi: 10.1016/s1872-2067(21)64038-x |
| 38 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.09.060 |
| 39 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.10.032 |
| 40 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.05.066 |
| 41 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64507-3 |
| 42 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.02.044 |
| 43 |
doi: 10.3866/pku.Whxb202302051 |
| 44 |
doi: 10.1016/j.cjsc.2023.100204 |
| 45 |
doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105671 |
| 46 |
doi: 10.1002/adma.202400288 |
| 47 |
doi: 10.3866/pku.Whxb20220803 |
| 48 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64438-9 |
| 49 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64466-3 |
| 50 |
doi: 10.1016/j.cej.2024.150399 |
| 51 |
doi: 10.1016/j.nanoen.2024.109289 |
| 52 |
doi: 10.1002/adom.202301962 |
| 53 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120414 |
| 54 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2023.123558 |
| 55 |
doi: 10.1002/adma.202100317 |
| 56 |
doi: 10.1016/s1872-2067(22)64130-5 |
| 57 |
doi: 10.1002/anie.202218688 |
| 58 |
doi: 10.3866/pku.Whxb202307022 |
| 59 |
doi: 10.3866/pku.Whxb202211009 |
| 60 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2023.122472 |
| 61 |
doi: 10.1016/j.cjsc.2023.100201 |
| 62 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64448-1 |
| 63 |
doi: 10.1016/j.chempr.2020.06.010 |
| [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] | 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 - . |
| [8] | 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 - . |
| [9] | 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 - . |
| [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] | 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 - . |
| [14] | 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 - . |
| [15] | 吴琦, 王长华, 李莹莹, 张昕彤. 增强g-C3N4@BN范德华异质结界面上的三重态电子转移增强光催化合成H2O2[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100107 - . |
|
||