ChemCatChem:ZnIn2S4花球负载碳纳米管和ZnS助催化剂实现高效光催化产氢

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安徽建筑大学王秀芳课题组用碳纳米管(CNTs)和ZnS做助催化剂提高了ZnIn2S4可见光催化制氢性能,为高效催化剂的制备提供了一个新的策略。

近年来,随着国际社会对环境和能源的持续关注,新型绿色技术的开发和应用变得尤为重要。半导体光催化产氢作为一种绿色创新、环境友好、成本低廉的技术,引起了科研人员广泛的关注,设计开发高效光催化制氢材料,为工业化制氢扫除壁垒,成为学术研究和工业生产的焦点。ZnIn2S4光催化材料具有低毒、合适的导带价带位置、较强的稳定性,被视为一种很有应用前景的光催化产氢材料。但是,窄带隙和光生电子-空穴对的快速复合导致纯ZnIn2S4的光催化制氢活性较低,限制了其的应用。


基于此,安徽建筑大学王秀芳教授团队通过简单热回流法在ZnIn2S4花球上负载CNTs和ZnS。研究小组发现,得益于CNTs的光吸收和导电特性以及ZnS的协同效应,ZnIn2S4/CNTs/ZnS复合材料可以实现高效的光催化产氢,其产氢量最高可达0.9363 mmol∙g-1∙h-1,是纯ZnIn2S4的16.9倍。

此外通过密度泛函理论(DFT)计算了ZnIn2S4和ZnIn2S4/CNTs/ZnS的能带结构、态密度(DOS)等,从理论上研究了CNTs和ZnS的协同效应对ZnIn2S4光催化性能的影响。CNTs的主要作用是增强了对光的吸收,提供了更多的反应活性位点,加速了电子的转移,协同ZnS抑制了光生电子和空穴的复合,提高了催化制氢性能。

文信息

Fast Interlayer Charge Separation and Transmission in ZnIn2S4/CNTs/ZnS Heterojunctions for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution

Chengming Zhang, Kaiyue Gao, Haibao Zhu, Jingwei Liu, Jianli Chen, Prof. Fazhi Xie, Prof. Wenjie Xie, Prof. Xiufang Wang


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202200225


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