助催化剂在半导体人工光合作用中起着至关重要的作用，稳定异质结光催化剂上的助催化剂是实现其高效光催化的关键。

近日，国家纳米科学中心刘鸣华研究员，刘刚研究员，Hui Wang，中科院高能物理研究所Lirong Zheng报道了一种锚定在CdS纳米球上的黑磷（BP）和Pt单原子新型双助催化剂。

文章要点

1）研究人员通过研磨和超声处理制备了BP/CdS异质结构，然后通过光还原方法在BP/CdS上沉积了Pt单原子。除了锚定在CdS纳米球的表面台阶边缘外，带正电荷的Pt单原子还嵌入在Cd空位上，并由Pt-S共价键稳定。此外，Pt单原子也被锚定在BP的表面。

2）研究人员研究了所制备的Pt-BP/CdS复合材料的可见光光催化析氢性能。实验结果显示，在一定的Pt和BP负载量范围内，0.5 wt% Pt-5 wt% BP/CdS复合材料具有最佳的光催化活性，其析氢速率比未负载的CdS纳米球高96倍，在420 nm处的表观量子效率为46%。

3）界面电子相互作用和光激发载流子动力学的深入分析表明，Pt单原子和BP都与CdS发生强烈的相互作用，协同引导空间电荷分离，从而显著提高了Pt-BP/CdS复合材料的光催化析氢性能。

这项研究有望为在纳米和原子水平上合理设计用于太阳能到化学能转换的助催化剂铺平道路。

参考文献

Rongjuan Feng, et al, Anchoring single Pt atoms and black phosphorene dual co-catalysts on CdS nanospheres to boost visible-light photocatalytic H₂ evolution, Nano Today, 2021

DOI: 10.1016/j.nantod.2021.101080

https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101080