文献类型：期刊文章

作　　者：姜志民[1] 陈晴[2] 郑巧清[2] 沈荣晨[1] 张鹏[3] 李鑫[1]

Zhimin Jiang;Qing Chen;Qiaoqing Zheng;Rongchen Shen;Peng Zhang;Xin Li(Key Laboratory of Energy Plants Resource and Utilization,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,College of Forestry and Landscape Architecture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;College of Materials and Energy,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;State Center for International Cooperation on Designer Low-Carbon&Environmental Materials(CDLCEM),School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China)

机构地区：[1]华南农业大学林学与风景园林学院,农业部能源植物资源与利用重点实验室,广州510642 [2]华南农业大学材料与能源学院,广州510642 [3]郑州大学材料科学与工程学院,低碳环保材料智能设计国际联合研究中心,郑州450001

出　　处：《物理化学学报》

基　　金：国家自然科学基金(51672089,51972287,51502269);广东省重大科技研发计划(2017B020238005);华南农业大学丁颖人才计划资助。

年　　份：2021

卷　　号：37

期　　号：6

起止页码：180-190

语　　种：中文

收录情况：AJ、BDHX、BDHX2020、CAS、CSCD、CSCD2021_2022、EBSCO、IC、JST、PUBMED、RCCSE、SCIE、SCOPUS、WOS、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：开发低成本的半导体光催化剂以实现可见光下高效、持久的光催化分解水产氢化是一个非常具有挑战性的课题。近年来,1D Mn_xCd_(1-x)S纳米结构由于载流子扩散路径短,长径比高,具有优异的光吸收、电荷分离和H_(2)析出活性,而广泛地应用在光催化H_(2)析出应用中。然而,单一的Mn_xCd_(1-x)S光催化剂仍然存在着一些缺点,如光生电子-空穴对的快速复合和量子效率低等。为了进一步促进光生电荷载流子的分离和H_(2)释放动力学,采用原位溶剂热法合成了Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒(MCSNRs)和Ti_3C_(2)MXene纳米片(NSs)之间的1D/2D肖特基异质结。采用各种表征方法深入地研究了金属Ti_3C_(2)MXene NSs在Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒上促进光催化H_(2)进化的关键作用和潜在机制。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、元素分布图和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段,证实成功地构建了低成本的肖特基杂质结,并将其应用于光催化产氢反应中。此外,在Na_(2)SO_3和Na_(2)S混合牺牲剂溶液中,进行了光催化析氢反应。优化后的1D/2D肖特基异质结的最高析氢速率为15.73 mmol·g^(-1)·h^(-1),比纯MCS NRs(2.34 mmol·g^(-1)·h^(-1))高6.72倍。在420nm处获得了19.6%的表观量子效率(AQE)。稳定性测试结果表明,二元光催化剂具有良好的光催化稳性性及广阔的应用前景。更有趣的是,紫外-可见漫反射光谱、光致发光(PL)光谱、瞬态光电流响应和极化曲线谱都清楚地证实了MCS NRs和Ti_3C_(2)MXene纳米片之间的有效电荷分离。线性扫描伏安法(LSV)也表明,MXene助催化剂的加入可以显著降低纯MCS NRs的过电位,证实2D Ti_3C_(2)NSs可以作为电子导电桥梁,改善H_(2)析出动力学。总之,金属Ti_3C_(2)MXene NSs和MCS NRs之间的2D/1D杂化肖特基异质结不仅可以大大改善光生电子和空穴的分离,而且可以减少H_(2)析出过电位,从而显著提高光

关 键 词：光催化产氢  1D Mn_(0.2)Cd_(0.8)S纳米棒  Ti_3C_(2)Mxene纳米片  2D/1D肖特结  太阳燃料  

分 类 号：O643]