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開發出高性能、低成本的光催化劑是實現太陽能驅動大規模製取氫氣(H2)的關鍵。基於此,澳大利亞阿德萊德大學喬世璋教授(通訊作者)等人首次報道了一種心得液體剝離方法,並用其來製備NiPS3超薄納米片(ultrathin nanosheets, UNSs),作為一種多功能平台,可以極大地改善各種光催化劑(TiO2、CdS、In2ZnS4和C3N4)上的光驅動製取氫氣性能。

與單獨的CdS相比,NiPS3/CdS異質結的光催化產生氫氣速率最大,為13600 μmol  h-1 g-1,最高的增強因子約為1667%。其中,光催化產生氫氣的增加源於促進界面電荷分離/遷移的緊密電子耦合和豐富的原子級P/S邊緣位點以及NiPS3的活化S基位點促進了析氫反應(HER)。

這些發現得到了理論計算和表徵的支持,包括原子分辨率AC-STEM、電子能量損失(EELS)光譜、基於同步加速器的X射線吸收近邊緣光譜(XANES)、原位XPS 、瞬態SPV光譜、超快TAS、瞬態PL光譜和光照射接觸電位差(CPD)測試。

該研究進一步證實了NiPS3 UNSs與其他半導體光催化劑(例如TiO2、In2ZnS4和C3N4)共同提高光催化H2產量的普遍性。該工作不僅展示了MPCx基團在光催化領域的巨大潛力,而且通過融合先進的表徵和理論計算,為合理設計和製備高性能光催化劑鋪平了道路。

NiPS3 ultrathin nanosheets as versatile platform advancing highly active photocatalytic H2 production. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-32256-6.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-32256-6.

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