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废塑料促进S型NiCr_(2)O_(4)/孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S同质异质结光催化产氢
1
作者
田静卓
官朝红
+2 位作者
胡浩斌
刘恩周
杨东元
《物理化学学报》
北大核心
2025年第6期123-136,共14页
同时提升体相和表面电荷分离与利用效率对于实现高效光催化析氢反应至关重要。本研究采用溶剂蒸发策略,将NiCr_(2)O_(4)纳米片负载于孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S(T-CZS)纳米颗粒表面,成功制备了NiCr_(2)O_(4)/T-CZS复合材料。经过优化,6%NiCr...
同时提升体相和表面电荷分离与利用效率对于实现高效光催化析氢反应至关重要。本研究采用溶剂蒸发策略,将NiCr_(2)O_(4)纳米片负载于孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S(T-CZS)纳米颗粒表面,成功制备了NiCr_(2)O_(4)/T-CZS复合材料。经过优化,6%NiCr_(2)O_(4)/T-CZS在以聚乳酸(PLA)塑料为牺牲剂的NaOH溶液中析氢速率(r(H_(2)))达到81.4 mmol·h^(-1)·g^(-1),这一显著提升主要归因于T-CZS由纤锌矿Cd_(0.5)Zn_(0.5)S(WZ-CZS)和闪锌矿Cd_(0.5)Zn_(0.5)S(ZB-CZS)组成,二者能带结构存在微小差异,使得WZ-CZS与ZB-CZS之间及T-CZS与NiCr_(2)O_(4)之间形成了S型电荷转移路径,从而促进了体相和界面电荷快速分离,确保了具有强还原能力的电子参与析氢反应(HER)。此外,借助NiCr_(2)O_(4)的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,增强了体系对紫外-可见-近红外光的吸收,产生的热电子进一步促进了HER。同时,NaOH溶液增强了空穴的氧化反应驱动力,间接提高了HER动力学。研究还发现,其它金属铬酸盐(MCrxOy),如CoCr_(2)O_(4)、AgCrO_(2)、Bi_(6)CrO_(12)、BaCrO_(4)、ZnCr_(2)O_(4)、CdCr_(2)O_(4)、CuCr_(2)O_(4)等,也能不同程度提高T-CZS析氢活性。上述研究结果表明,同质异质结中体相与界面S型电荷转移路径能够实现高效光催化产氢与废塑料降解过程的有效协同,为解决能源与环境挑战提供了新的思路。
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关键词
光催化
孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S
NiCr_(2)O_(4)
双S转移路径
同质异质结
废塑料
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职称材料
题名
废塑料促进S型NiCr_(2)O_(4)/孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S同质异质结光催化产氢
1
作者
田静卓
官朝红
胡浩斌
刘恩周
杨东元
机构
西北大学化工学院/西安特种能源材料重点实验室
陕西省碳中和技术重点实验室
上海交通大学密西根学院
陇东学院
西安科技大学化学与化工学院
出处
《物理化学学报》
北大核心
2025年第6期123-136,共14页
基金
中央引导地方科技发展资金项目(24ZYQM001)
国家自然科学基金(22378326,11974276,22078261)
+3 种基金
陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-YB-115)
陕西重点科技创新团队项目(2022TD-33)
西北大学优秀博士学位论文培养计划(YB2024012)
中国国家留学基金委员会项目(202406970056)资助。
文摘
同时提升体相和表面电荷分离与利用效率对于实现高效光催化析氢反应至关重要。本研究采用溶剂蒸发策略,将NiCr_(2)O_(4)纳米片负载于孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S(T-CZS)纳米颗粒表面,成功制备了NiCr_(2)O_(4)/T-CZS复合材料。经过优化,6%NiCr_(2)O_(4)/T-CZS在以聚乳酸(PLA)塑料为牺牲剂的NaOH溶液中析氢速率(r(H_(2)))达到81.4 mmol·h^(-1)·g^(-1),这一显著提升主要归因于T-CZS由纤锌矿Cd_(0.5)Zn_(0.5)S(WZ-CZS)和闪锌矿Cd_(0.5)Zn_(0.5)S(ZB-CZS)组成,二者能带结构存在微小差异,使得WZ-CZS与ZB-CZS之间及T-CZS与NiCr_(2)O_(4)之间形成了S型电荷转移路径,从而促进了体相和界面电荷快速分离,确保了具有强还原能力的电子参与析氢反应(HER)。此外,借助NiCr_(2)O_(4)的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,增强了体系对紫外-可见-近红外光的吸收,产生的热电子进一步促进了HER。同时,NaOH溶液增强了空穴的氧化反应驱动力,间接提高了HER动力学。研究还发现,其它金属铬酸盐(MCrxOy),如CoCr_(2)O_(4)、AgCrO_(2)、Bi_(6)CrO_(12)、BaCrO_(4)、ZnCr_(2)O_(4)、CdCr_(2)O_(4)、CuCr_(2)O_(4)等,也能不同程度提高T-CZS析氢活性。上述研究结果表明,同质异质结中体相与界面S型电荷转移路径能够实现高效光催化产氢与废塑料降解过程的有效协同,为解决能源与环境挑战提供了新的思路。
关键词
光催化
孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S
NiCr_(2)O_(4)
双S转移路径
同质异质结
废塑料
Keywords
Photocatalyst
Twinned Cd_(0.5)Zn_(0.5)S
NiCr_(2)O_(4)
Double S-scheme
Homo-heterojunctions
Waste plastic
分类号
O643 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
废塑料促进S型NiCr_(2)O_(4)/孪晶Cd_(0.5)Zn_(0.5)S同质异质结光催化产氢
田静卓
官朝红
胡浩斌
刘恩周
杨东元
《物理化学学报》
北大核心
2025
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