2024年11月5日，四川轻化工大学Aize Hao在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《S-Scheme Heterojunction Engineering of CdS/Bi2WO6 in Breakthrough Piezocatalytic Nitrogen Reduction and Hydrogen Evolution: Performance, Mechanism, and DFT Calculations》的研究论文。在这里，研究人员首次开发了一种新型钨酸铋和硫化镉（CdS/Bi2WO6）阶梯式（S-型）异质结构压电催化剂。研究表明，该催化剂展现出优异的压电催化氮还原反应活性（1.37 mmol L-1 g-1 h-1），与纯CdS（0.06 mmol L-1 g-1 h-1）和裸露的Bi2WO6（0.45 mmol L-1 g-1 h-1）相比，分别提高了近23倍和3倍，远远优于先前报道的压电催化剂和压电光催化剂。同时，这种催化剂还具有出色的压电催化析氢反应速率，达到1.02 mmol g-1 h-1。相关实验和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，CdS/Bi2WO6优异的催化能力主要归因于S-型异质结的构建，该异质结极大提高了压电性能，增强了电荷载流子的分离效率和氧化还原能力，调节了电子结构，优化了反应动力学过程，降低了反应势垒，并诱导出更多的活性位点。此外，研究人员还提出了CdS/Bi2WO6 S型异质结的新压电催化机理。这项研究扩展了S-型异质结在可持续能源压电催化中的应用，并为设计高效的压电催化系统提供了见解。
图1：CdS/Bi2WO6异质结结的晶体结构和电子状态图2：CdS/Bi2WO6在氮还原和析氢反应中的压电催化活性图3：基于DFT计算的5%应变条件下压电催化剂的机理S-Scheme Heterojunction Engineering of CdS/Bi2WO6 in Breakthrough Piezocatalytic Nitrogen Reduction and Hydrogen Evolution: Performance, Mechanism, and DFT Calculations, Advanced Functional Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202413217.🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。
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