Materials Today: Ru/MoS2负载于极性CeO2增强分解水活性
纳米技术 纳米 2020-08-24

可持续的制氢反应具有较强的吸引力,通过可见光驱动水分解有广泛前景,多种二维层状材料在温和条件光催化制氢反应中得以深入的研究。其中单层MoS2二维结构材料在多种催化反应领域中得以应用,包括在光催化分解水领域中。但是单层MoS2有活性低等缺点,因此难以在实际过程中应用,其中活性较低的原因在于室温中的光激发载流子量子产率较低。有鉴于此,牛津大学Shik Chi Edman Tsang等报道了一种通过将MoS2纳米片和极性面基底材料结合提高激子寿命的方法。该方法中通过极性面基底材料的较强局域极化作用,并且基底中晶面变化导致极性变化。极性氧化物界面中通过高能量晶面中氧暴露,能够产生垂直于晶面的净偶极矩(net dipole moment),并因此对界面上负载的金属产生一种不同的金属-基底相互作用。

本文要点:

(1)

这种作用中组成的复合结构材料展现了显著增强可见光催化水分解反应活性,在加热条件中实现了以化学计量比分解水得到H2和O2。通过提高激子寿命,修饰在CeO2极性面上的Ru-MoS2纳米片HER活性达到2977 μmol g-1 h-1,性能在类似结构催化剂中效率最高。Ru-MoS2纳米片本征激子寿命为1.02±0.01 ns,负载于极性CeO2界面上的激子寿命提高为4.53±0.05 ns。同时,作者发现了激子寿命和界面极性之间有线性变化规律,展示了光催化能够通过极性面材料控制局域极性实现对光催化活性调控

(2)

负载于极性CeO2面上的Ru-MoS2、无极性面的Ru-MoS2在光催化反应中通过光的加热作用,保持在270 ℃的反应温度,并分别展现出3 mmol g-1 h-1和10 mmol g-1 h-1

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参考文献

Yiyang Li, Simson Wu, Jianwei Zheng, Yung-Kang Peng, Dharmalingam Prabhakaran, Robert A.Taylor, Shik Chi Edman Tsang*

2D photocatalysts with tuneable supports for enhanced photocatalytic water splitting, Materials Today 2020

DOI: 10.1016/j.mattod.2020.05.018

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702120301887


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