AM：Co单原子修饰NC@Cu光催化分解海水
学术
2024-10-17 20:03
上海
纯净水源目前变得越来越少，光催化分解海水制氢因此受到人们的广泛关注。有鉴于此，澳洲国立大学殷宗友教授等报道一种结构新颖的光催化剂，这种光催化剂含有Cu核心，外壳是修饰Co单原子修饰的氮掺杂碳层，记作Co-NC@Cu。要点1. Co-NC@Cu催化剂能够用于光催化海水制氢，当没有加入牺牲试剂时候，实现优异的光催化制氢性能，9080 μmol g-1 h-1，太阳能制氢的效率达到4.78 %，而且具有长期稳定性（340 h）。要点2. 优异的光催化活性来自多个因素。首先聚集的光产生光热效应，能够增强氧化还原的性能，盐离子能够导致催化剂表面电荷基化，增加载流子的寿命。Co-NC@Cu催化剂具有广阔的光吸收区间，促进光激发产生电荷。理论计算结果显示Co-NC是催化活性位点，而且具有非常低的反应能垒。通过LSPR导致Cu产生非常强的表面电场，降低氧化还原反应的能垒，改善光催化分解海水的性能。
这项工作展示了反应环境对光催化的重要影响，展示了光吸收、LSPR效应、单原子活性位点的光催化设计策略对于高效率光催化海水分解的重要意义。Zhehao Sun, Shuwen Cheng, Xuechen Jing, Kaili Liu, Yi-Lun Chen, Ary Anggara Wibowo, Hang Yin, Muhammad Usman, Daniel MacDonald, Soshan Cheong, Richard F. Webster, Lucy Gloag, Nicholas Cox, Richard D. Tilley, Zongyou Yin, Atomic Dispersed Co on NC@Cu Core-Shells for Solar Seawater Splitting, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202406088https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202406088原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR
