1 江苏大学材料与工程学院, 江苏 镇江 212013
2 青岛大学环境科学与工程学院, 山东 青岛 266100
构建较强氧化还原能力与较高电荷转移效率的阶梯型(S型)异质结光催化剂是提高光催化性能的有效策略。通过溶剂热法在棒状苝酰亚胺(PDI)表面原位生长了ZnIn2S4纳米片, 得益于良好的界面接触与匹配的能带结构, PDI/ZnIn2S4异质结展现出优异的光催化性能。此外, 在同步光催化产氢与苯甲醇氧化全反应体系中, 5% PDI/ZnIn2S4光催化剂表现出较高的产氢性能[21.66 mmol/(g?h)]与苯甲醛产率[1.02 mmol/(g?h)]分别是纯ZnIn2S4的2.12倍和3.00倍。基于X射线光电子能谱、瞬态光致发光光谱和电子顺磁共振信号等分析, 证实了PDI与ZnIn2S4之间内建电场的形成与S型电子转移路径。该电荷转移机制保留了复合催化剂较高的氧化还原电位, 促进了界面电荷分离与转移, 进而提升了光催化性能。该有机-无机S型异质结光催化剂的设计应用为新型双功能催化剂的开发提供了新思路。
异质结 苝酰亚胺 光催化制氢 苯甲醇氧化 scheme perylenimide H2 production benzyl alcohol oxidation
1 西北大学化工学院, 西安 710069
2 西北大学物理学院, 西安 710127
采用水热法制备了孪晶Mn0.5Cd0.5S (T-MCS)固溶体, 随后借助原位水热法获得Zn0.76Co0.24S/T-MCS纳米异质结光催化剂。结果表明: Mn0.5Cd0.5S固溶体是六方纤锌矿Mn0.5Cd0.5S (WZ-MCS)及立方闪锌矿Mn0.5Cd0.5S (ZB-MCS)交替形成的孪晶同质结; 引入Zn0.76Co0.24S可增强体系光响应能力, 提高表面载流子数量, 其中3% Zn0.76Co0.24S/T-MCS异质结在Na2S/Na2SO3混合溶液中的产氢速率可达132.9 mmol/(g·h) (300 W氙灯, λ>420 nm), 分别是Zn0.76Co0.24S和T-MCS的332.2倍和1.9倍。能带结构分析发现, WZ-MCS和ZB-MCS形成的II型同质结可实现T-MCS体相载流子的快速分离, T-MCS与Zn0.76Co0.24S之间形成的S-scheme异质结不仅促进了二者界面电荷迁移, 而且保留了T-MCS价带空穴与Zn0.76Co0.24S导带电子强的氧化还原能力, 本工作构建的同质异质结可有效提高体系的产氢动力学。
光催化产氢 孪晶结构 II型同质结 异质结 电荷转移 photocatalytic H2 production twin structure type-II homojunction heterojunction charge transfer
1 桂林理工大学材料科学与工程学院，桂林 541004
2 广西有色金属及特色材料加工教育部重点实验室，广西光电材料与器件重点实验室，桂林 541004
通过简单的醋酸钠与g-C3N4前驱体三聚氰胺共混直接在空气气氛下烧制成功制备出氰基修饰的g-C3N4。采用XRD、SEM、FT-IR、XPS、UV-Vis、PL和EIS对所得催化剂的物相结构、形貌和光学性能进行了表征。合成的氰基修饰的g-C3N4有着高效的光催化产氢性能，比原始g-C3N4的光催化产氢性能最高提高4.5倍(λ≥ 420 nm)，归固于氰基增强了光生电子和空穴的分离能力。另外，氰基修饰的g-C3N4在循环光催化产氢过程中展现了良好的光催化稳定性。
氰基修饰 光催化 产氢 cyano-modified g-C3N4 g-C3N4 photocatalysis H2 production
