H2O及其中间体在缺电子Mn(3+δ)+位的自发增强吸附及其促进光催化产H2O2性能

尹鑫宇 石海洋 王玉 王雪飞 王苹 余火根

引用本文: 尹鑫宇, 石海洋, 王玉, 王雪飞, 王苹, 余火根. H2O及其中间体在缺电子Mn(3+δ)+位的自发增强吸附及其促进光催化产H2O2性能[J]. 物理化学学报, 2024, 40(10): 231200. doi: 10.3866/PKU.WHXB202312007 shu
Citation:  Xinyu Yin, Haiyang Shi, Yu Wang, Xuefei Wang, Ping Wang, Huogen Yu. Spontaneously Improved Adsorption of H2O and Its Intermediates on Electron-Deficient Mn(3+δ)+ for Efficient Photocatalytic H2O2 Production[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(10): 231200. doi: 10.3866/PKU.WHXB202312007 shu

H2O及其中间体在缺电子Mn(3+δ)+位的自发增强吸附及其促进光催化产H2O2性能

    通讯作者: 王雪飞, xuefei@whut.edu.cn; 余火根, yuhuogen@cug.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 22178276

    国家自然科学基金 U22A20147

    国家自然科学基金 52073263

    湖北省自然科学基金 2022CFA001

摘要: 过渡金属羟基氧化物已被证明是水氧化反应的可靠助催化剂。然而,在水氧化过程中它们对H2O及其中间产物的吸附能力不足,极大制约了水氧化速率的提高。在本研究中,H2O及其中间体在MnOOH助剂的缺电子Mn(3+δ)+上的自发增强吸附可以极大地促进水的快速氧化,从而在纯水体系中实现高效的光催化H2O2生成。首先,无定型MnOOH通过定向光诱导氧化方法选择性地沉积在AuPd改性的单晶BiVO4光催化剂的(110)面上,从而制备了AuPd/BiVO4/MnOOH光催化剂。光催化实验表明,所制备的AuPd/BiVO4/MnOOH (0.5%)光催化剂的H2O2产生速率达到214 μmol∙L−1,并表现出良好的稳定性和重现性。密度泛函理论计算和X射线光电子能谱表征表明,MnOOH的自由电子可以有效地转移到BiVO4上,诱导缺电子Mn位(Mn(3+δ)+)的产生,从而自发地促进H2O及其中间体的吸附,增强四电子WOR反应,导致H2O2的高效生成。本文关于助催化剂与主体催化剂之间强相互作用的工作为其它高效催化材料的合理设计提供了一种新的思路。

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  • 发布日期:  2024-10-15
  • 收稿日期:  2023-12-06
  • 接受日期:  2024-01-10
  • 修回日期:  2024-01-10
  • 网络出版日期:  2024-01-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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