构筑以高效分解水为目标的新型半导体催化剂在发展可持续清洁氢能源中发挥了重要的作用。用于制氢的理想光催化剂应具有吸收范围宽、稳定性强、电荷分离效率高以及较强的氧化还原能力等关键特性。
有鉴于此，中国科学院过程工程研究所韩永生研究员、合肥学院董强教授和邓崇海教授等人，采用微波辅助湿法化学工艺构建了具有p-n异质结的分级二元CdS/NiO中空异质结构，用于高效光催化水析氢反应(HER)。
本文要点
1）设计的 CdS/NiO HHAs 由尺寸在 20-40 nm 范围内的六边形 n 型 CdS 纳米粒子组成，附着在立方 p 型 NiO 空心微球（HMS）上，这些微球是由厚度约为20 nm的多孔纳米板聚集而成。
2）在模拟太阳辐射下，CdS/NiO HHAs 上的光催化水分解显着增加，其中活性最高的CdS/NiO-3 (CdS与NiO的质量比为1:3)的光催化HER速率最快，为1.77 mmol·g−1·h−1，是纯CdS的16.2倍。
3）增强的光催化 HER 可归因于对具有特殊分层空心和多孔形态的比例 pn 异质结的协同作用、可见光吸收的增强、光致电荷分离的改善以及复合异质结赋予的光稳定性。
总之，该工作为设计具有特殊形态的异质结提供了一种可行的策略，可以有效地利用太阳能进行水裂解制氢。
参考文献：
Deng, C., Ye, F., Wang, T. et al. Developing hierarchical CdS/NiO hollow heterogeneous architectures for boosting photocatalytic hydrogen generation. Nano Res. (2021).
DOI: 10.1007/s12274-021-3960-4
https://doi.org/10.1007/s12274-021-3960-4
