MC鎂瑞臣論文獎(jiǎng)勵(lì)丨江西師范大學(xué)：包林萍、Sajjad Ali憑借使用我們MC鎂瑞臣的產(chǎn)品，發(fā)表了最新研究成果！

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第一作者：包林萍、Sajjad Ali

通訊作者：曾超、楊騰、韋岳長、周英棠

Cite This: ACS Nano 2024, 18, 5878−5889

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12773

影響因子：17.1

本文亮點(diǎn)

1、催化劑制備：將所制備的ZnS超聲分散于水中，加入一定量的CuCl，經(jīng)過水浴反應(yīng)得到Cu摻雜ZnS光催化材料。

2、催化劑性能測(cè)試：將催化劑分散于0.35 M Na2S-0.25 M Na2SO3水溶液中，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)器。經(jīng)過反復(fù)抽真空后，光照，用氣相色譜檢測(cè)氫氣生成量。

前言

2024年2月，ACS NANO雜志在線發(fā)表了江西師范大學(xué)在光催化分解水產(chǎn)氫領(lǐng)域的最新研究成果。該工作報(bào)道了具有原子銅摻雜梯度分布和伴隨硫空位的高效析氫全光譜ZnS光催化劑。

論文第一作者為：包林萍、Sajjad Ali

論文通訊作者為：曾超、楊騰、韋岳長、周英棠

背景介紹

光催化分解水析氫技術(shù)在解決全球能源危機(jī)方面具有巨大的潛力，但其效率仍未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的基本標(biāo)準(zhǔn)。目前所研究的光催化劑大多數(shù)結(jié)構(gòu)都是不穩(wěn)定的，缺陷在光催化過程中甚至在空氣中都會(huì)逐漸消失。因此，最大化光催化劑的活性和穩(wěn)定性需要引入穩(wěn)定的表面缺陷，同時(shí)最小化體積缺陷。雜原子摻雜與穩(wěn)定缺陷可以實(shí)現(xiàn)良好的摻雜與缺陷工程協(xié)同效應(yīng)。

與一般的均相摻雜相比，元素表面梯度摻雜在材料上引起了不均勻的成分分布，導(dǎo)致了一個(gè)定向的內(nèi)置電場，促進(jìn)了載流子的分離和遷移。此外，將摻雜原子縮小為單原子可以進(jìn)一步提高催化劑的活性。

ZnS是一種眾所周知的析氫光催化劑，由于其在光激發(fā)下快速產(chǎn)生電荷和良好的被激發(fā)電子還原能力而具有高活性。由于Cu+在ZnS中具有較低的價(jià)態(tài)和與Zn2+不同的半徑，因此Cu+在ZnS中摻雜會(huì)引起陰離子空位以維持靜電平衡。我們將Cu+摻雜進(jìn)硫化鋅中，結(jié)果表明Cu+和S空位的協(xié)同效應(yīng)可以顯著增強(qiáng)硫化鋅的光催化活性和穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作為通過雜原子表面梯度摻雜以及伴隨的空位來開發(fā)高性能光催化劑提供了一個(gè)原型。

本文所用設(shè)備

小鎂第五代光催化系統(tǒng)

圖文解析

催化劑制備：將所制備的ZnS超聲分散于水中，加入一定量的CuCl，經(jīng)過水浴反應(yīng)得到Cu摻雜ZnS光催化材料。

全文小結(jié)

光催化領(lǐng)域中一個(gè)很少討論的現(xiàn)象材料涉及梯度分布摻雜劑和缺陷的存在從內(nèi)部到表面。這個(gè)有趣的特點(diǎn)是在ZnS的情況下通過引入原子成功實(shí)現(xiàn)單價(jià)銅離子（Cu+)以及同時(shí)存在的硫空位（Vs）在表示為G-CZS1−x的光催化劑中。通過的合作行動(dòng)這些原子Cu摻雜劑和Vs，G-CZS1−x顯著擴(kuò)展了其光吸收范圍涵蓋全光譜（200−2100 nm），從而提高了太陽能利用能力。此更改增強(qiáng)了電荷分離效率和優(yōu)化Δ（H*）（氫的自由能吸附）以接近0eV進(jìn)行析氫反應(yīng)（HER）。它是值得注意的是，表面暴露的原子Cu和Vs都是光催化。G-CZS1−x表現(xiàn)出1.01 mmol的顯著析氫率h−1，在沒有助催化劑的情況下。此性能超過了先前報(bào)道的光催化劑，表現(xiàn)出大約25倍于ZnS和5倍于H-CZS1−x的均勻性等含量Cu摻雜劑和Vs的分布。與G-CZS1−x相反，H-CZS1−x在Cu位點(diǎn)上的H吸附（ΔG（H*）=−1.22 eV）過強(qiáng)，無法抑制H2的釋放，H-CZS1−x的電荷分離效率為相對(duì)緩慢，揭示了摻雜劑和缺陷的梯度分布模型對(duì)活性增強(qiáng)的積極作用。這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了原子摻雜劑和缺陷在提高光活性方面的協(xié)同作用，以及用于光催化的摻雜劑和缺陷的可控分布模型。

文獻(xiàn)信息

A Full-Spectrum ZnS Photocatalyst with Gradient Distribution of Atomic Copper Dopants and Concomitant Sulfur Vacancies for Highly Efficient Hydrogen Evolution

Cite This: ACS Nano 2024, 18, 5878−5889

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12773

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