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学术 2024-11-01 08:30 广东

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研究概述

高性能光催化需要高效的光吸收和低电荷载流子复合率。

基于此，2024年10月26日，东南大学王育乔教授/洪昆权副教授/徐顺奇研究员在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《Boosting Photocatalytic Hydrogen Evolution by a Light Coupling and Charge Carrier Confinement Strategy》的研究论文。

本文第一作者是东南大学徐怡雪博士，2022年3月入职。

在此，研究人员展示了一种光耦合和电荷载流子限制策略，可以同时增强光吸收效率和抑制电荷载流子复合，实现高性能光催化。

该策略通过将催化剂整合到双核壳结构中（例如，CdS@SiO₂@NaYF₄: Yb/Tm），其中CdS（催化剂）、SiO₂和NaYF₄:Yb/Tm分别作为壳层、外核和内核。

研究表明，通过CdS和SiO₂界面之间的多次反射，吸收的光可以被限制在CdS层内，实现光限制。

这种限制赋予了更长的光停留时间，更强的光再吸收和再利用效率，以及每单位时间内更高的光生电荷载流子浓度。

此外，绝缘的SiO₂可以将光生电荷载流子限制在CdS层内，从而缩短它们的扩散长度，降低复合率。

值得注意的是，当用作光催化剂时，这种双核壳结构显示出优异的光催化析氢速率，高达74.67 mmol g^-1 h^-1，是原始CdS的11倍。

这项工作为设计和合成高性能光催化剂提供了一种新策略。

图文解读

图1：CST、CdS、CT和CS的微观结构表征

图2：CST、CdS、CT和CS的光电特性

图3：CST、CdS、CT和CS的光催化性能

文献信息

Boosting Photocatalytic Hydrogen Evolution by a Light Coupling and Charge Carrier Confinement Strategy, Advanced Functional Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202417553.

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