Dobbeltlagede porøse nanorør med rumligt adskilte fotoredoxoverflader

Solenergiomdannelse af vand til H2 gennem fotokatalyse betragtes som en lovende tilgang til H2 -produktion. Imidlertid, Separationseffektiviteten af ​​ladningsbærere er nøglen til at forbedre effektiviteten af ​​fotokatalytisk brintproduktion. En nylig undersøgelse afslører, at de dobbeltlagede porøse nanorør med rumligt adskilte fotoredoxoverflader blev syntetiseret af en selvskabelonstrategi og viste forbedret fotokatalytisk aktivitet mod brintproduktion.

Papiret, med titlen "Self-template syntese af dobbeltlagede porøse nanorør med rumligt adskilte fotoredoxoverflader til effektiv fotokatalytisk hydrogenproduktion, "blev offentliggjort i Science Bulletin af prof. Bin Zhang fra Tianjin University. Forfatterne syntetiserede ZnS@CdS dobbeltlagede porøse nanorør med rumligt adskilte fotoredoxoverflader, som blev realiseret ved anvendelse af ZnO nanoroder (NR'er) som skabeloner gennem sekventielt grænseflade anion/kationbyttereaktioner og ætsning af skabeloner. Fotoreduktionsaflejringen af ​​Ni-nanopartikler og fotooxidationsaflejringen af ​​CoOx-nanopartikler blev fordelt på den ydre overflade og indre overflade af ZnS@CdS-skal, henholdsvis, foreslår de rumligt adskilte fotoredoxreaktionssteder i ZnS@CdS dobbeltlags skal, opnå meget forbedret fotokatalytisk aktivitet.

Med energikrisens udbrud i de senere år, udviklingen af ​​ny energi er yderst vigtig. Solenergiomdannelse af vand til H2 gennem fotokatalyse forventes at være en attraktiv tilgang til H2 -produktion. Imidlertid, separeringseffektiviteten af ​​ladningsbærere er nøglen til at forbedre effektiviteten af ​​fotokatalytisk brintproduktion. Indlæsning af katalysatorer er en effektiv strategi til at fremme ladningsadskillelse og skabe overfladeredoxreaktionssteder. Imidlertid, i de fleste tilfælde, de tilfældigt fordelte co-katalysatorer på overfladen af ​​fotokatalysatorer resulterede i en tilfældig strømningsretning for fotogenererede ladningsbærere med en høj rekombinationssandsynlighed. Det rationelle design af hule nanostrukturerede fotokatalysatorer, med rumligt adskilte fotoreduktions- og fotooxidationsreaktionssteder på forskellige overflader (indre eller ydre overflader), henholdsvis, er en lovende strategi. Alligevel, disse fotokatalysatorer er altid begrænset til hule kugler med tæt struktur, hvilket øgede massediffusionsmodstanden, og de høje omkostninger ved Pt-nanopartikler, der bruges som elektronopsamler, begrænser deres praktiske anvendelse.

Heri, Zhang-gruppen rapporterede en selvskabelonstrategi til rationelt designet syntese af dobbeltlagede ZnS@CdS porøse nanorør (PNT'er) med en åben struktur. Fremstillingen af ​​en tynd heterostruktur giver fotokatalysatorerne rumligt adskilte reduktions- og oxidationsreaktionsoverflader. Den mesoporøse væg og makroporøse hulrum i de omdannede produkter tillader synligt lysindtrængning og flere refleksioner inde i hulrummet. til effektiv udnyttelse af solbestråling. Eksistensen af ​​Zn -ledige stillinger (VZn) i det indre ZnS -lag siger, at energi kan fungere som acceptorer af huller fra CdS. Og ledningsbåndet (CB) for CdS er under CB for ZnS, som kan fremkalde berigelse af fotogenererede elektroner i det ydre CdS -lag. Efter selektiv fotofældning af Ni og CoOx som dobbelte kokatalysatorer, Ni nanopartikler som elektronopsamlere og reduktionsreaktionssteder læsses på den ydre skal, mens CoOx -nanopartikler som hulsamlere og oxidationsreaktionssteder læsses på den indre skal. Som resultat, en ny CoOx/ZnS@CdS/Ni fotokatalysator blev opnået og viste høj synligt lys drevet fotokatalytisk hydrogenproduktionsaktivitet på grund af den synergistiske effekt af selvskabelon-afledte tynde mesoporøse heterojunctions og fotoaflejringsafledte rumligt adskilte dobbelte co-katalysatorer , som i væsentlig grad kan tilvejebringe drivkraft for den ordnede overførsel af fotogenererede elektroner og huller i modsat retning og fremme overfladekatalytisk reaktion.