注册 English

ZnCoP/CdLa2S4肖特基异质结的构建促进光催化产氢

何建印 ,  陈柳云 ,  谢新玲 ,  秦祖赠 ,  纪红兵 ,  苏通明

downloadPDF
引用本文: 何建印, 陈柳云, 谢新玲, 秦祖赠, 纪红兵, 苏通明. ZnCoP/CdLa2S4肖特基异质结的构建促进光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11): 240403. doi: 10.3866/PKU.WHXB202404030 shu
Citation:  Jianyin He, Liuyun Chen, Xinling Xie, Zuzeng Qin, Hongbing Ji, Tongming Su. Construction of ZnCoP/CdLa2S4 Schottky Heterojunctions for Enhancing Photocatalytic Hydrogen Evolution[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(11): 240403. doi: 10.3866/PKU.WHXB202404030 shu

ZnCoP/CdLa2S4肖特基异质结的构建促进光催化产氢

  • 1.

    广西大学化学化工学院, 广西石化资源加工与过程强化技术重点实验室, 南宁 530004

  • 2.

    浙江工业大学化学工程学院, 浙江绿色石化与轻烃转化研究院, 杭州 310014

    • 通讯作者: 苏通明, sutm@gxu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目 22208065

    广西自然科学基金项目 2022GXNSFBA035483

    广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室开放项目 2023K012

    广西八桂学者专项资金 

摘要: 采用异质结光催化剂来光催化产氢被认为是一种解决环境和能源危机的有效方法。本文采用水浴加热辅助的物理混合法制备了ZnCoP/CdLa2S4肖特基异质结，以提高光催化产氢的效率。由于ZnCoP具有较高的功函数和金属导电性，光生电子可以通过ZnCoP/CdLa2S4界面从CdLa2S4转移到ZnCoP上，从而抑制了光生电子与空穴的复合。此外，在ZnCoP与CdLa2S4的界面处形成的肖特基异质结抑制了电子从ZnCoP回流到CdLa2S4，进一步促进了电子-空穴对的分离。同时，与CdLa2S4相比，ZnCoP/CdLa2S4异质结具有更强的可见光吸收性能。此外，ZnCoP可作为电子受体和产氢的活性位点。紧密的ZnCoP/CdLa2S4界面、ZnCoP较高的功函数和金属电导率与肖特基结之间的协同作用显著增强了CdLa2S4光催化产氢的性能。当ZnCoP的质量分数为30%时，30ZCP/CLS复合材料具有最佳的光催化性能，在可见光照射下，以Na2S和Na2SO3为牺牲剂时，光催化产氢的速率达到10.26 mmol·g-1·h-1，是CdLa2S4的7.7倍。结合活性数据和表征结果，提出了ZnCoP/CdLa2S4肖特基异质结光催化产氢可能的反应机理。

English

    1. [1]

      Liao, M.; Wang, T.; Zuo, T.; Meng, L.; Yang, M.; Chen, Y. X.; Hu, T.; Xie, Y. Inorg. Chem. 2021, 60, 13136. doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c01540

    2. [2]

      Trang, T. N. Q.; Phan, T. B.; Nam, N. D.; Thu, V. T. H. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 12195. doi: 10.1021/acsami.9b15578

    3. [3]

      Qin, Z.; Wu, J.; Li, B.; Su, T.; Ji, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2005027. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005027

    4. [4]

      Almazroai, L.; El-Mekawy, R. E.; Musa, R.; Ali, L. RSC Adv. 2022, 12, 15992. doi: 10.1039/d2ra00788f

    5. [5]

      Anasori, B.; Lukatskaya, M. R.; Gogotsi, Y. Nat. Rev. Mater. 2017, 2, 16098. doi: 10.1038/natrevmats.2016.98

    6. [6]

      Bang, J.; Das, S.; Yu, E.-J.; Kim, K.; Lim, H.; Kim, S.; Hong, J. W. Nano Lett. 2020, 20, 6263. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c00983

    7. [7]

      Huang, K.; Li, C.; Li, H.; Ren, G.; Wang, L.; Wang, W.; Meng, X. ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3, 9581. doi: 10.1021/acsanm.0c02481

    8. [8]

      Yan, J.; Zhang, X.; Zheng, W.; Lee, L. Y. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 24723. doi: 10.1021/acsami.1c03240

    9. [9]

      Yan, B.; Li, J.; Lin, Z.; Du, C.; Yang, G. ACS Appl. Nano Mater. 2019, 2, 6783. doi: 10.1021/acsanm.9b01773

    10. [10]

      Zhang, Q.; Zhang, J.; Wang, X.; Li, L.; Li, Y.-F.; Dai, W.-L. ACS Catal. 2021, 11, 6276. doi: 10.1021/acscatal.0c05520

    11. [11]

      Fan, H.-T.; Wu, Z.; Liu, K.-C.; Liu, W.-S. Chem. Eng. J. 2022, 433, 134474. doi: 10.1016/j.cej.2021.134474

    12. [12]

      Sun, Y.; Li, Y.; He, J.; Chen, L.; Ji, H.; Qin, Z.; Su, T. Chin. J. Struct. Chem. 2023, 42, 100145. doi: 10.1016/j.cjsc.2023.100145

    13. [13]

      Su, T.; Hood, Z. D.; Naguib, M.; Bai, L.; Luo, S.; Rouleau, C. M.; Ivanov, I. N.; Ji, H.; Qin, Z.; Wu, Z. Nanoscale 2019, 11, 8138. doi: 10.1039/c9nr00168a

    14. [14]

      Du, S.; Chen, L.; Men, C.; Ji, H.; Su, T.; Qin, Z. J. Alloys Compd. 2023, 955, 170265. doi: 10.1016/j.jallcom.2023.170265

    15. [15]

      Kim, H.; Yoon, U. H.; Ryu, T. I.; Jeong, H. J.; il Kim, S.; Park, J.; Kye, Y. S.; Hwang, S.-R.; Kim, D.; Cho, Y.; et al. New J. Chem. 2022, 8653. doi: 10.1039/d2nj00850e

    16. [16]

      Xiao, L.; Li, X.; Zhang, J.; He, Z. ACS Appl. Nano Mater. 2021, 4, 12779. doi: 10.1021/acsanm.1c03497

    17. [17]

      Zhao, M.-Q.; Xie, X.; Ren, C. E.; Makaryan, T.; Anasori, B.; Wang, G.; Gogotsi, Y. Adv. Mater. 2017, 29, 1702410. doi: 10.1002/adma.201702410

    18. [18]

      Bie, C.; Wang, L.; Yu, J. Chem 2022, 8, 1567. doi: 10.1016/j.chempr.2022.04.013

    19. [19]

      Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0

    20. [20]

      Liu, X.; Chen, X.; Wang, S.; Yan, L.; Yan, J.; Guo, H.; Yang, F.; Lin, J. Int. J. Hydrog. Energy 2022, 47, 2327. doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.10.227

    21. [21]

      Zhang, S.; Zhang, Z.; Si, Y.; Li, B.; Deng, F.; Yang, L.; Liu, X.; Dai, W.; Luo, S. ACS Nano 2021, 15, 15238. doi: 10.1021/acsnano.1c05834

    22. [22]

      Cao, A.; Zhang, L.; Wang, Y.; Zhao, H.; Deng, H.; Liu, X.; Lin, Z.; Su, X.; Yue, F. ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, 7, 2492. doi: 10.1021/acssuschemeng.8b05396

    23. [23]

      Chen, Q.; Li, J.; Cheng, L.; Liu, H. Chem. Eng. J. 2020, 379, 122389. doi: 10.1016/j.cej.2019.122389

    24. [24]

      Zhao, J.; Liu, F.; Wang, W.; Wang, Y.; Wen, N.; Zhang, Z.; Dai, W.; Yuan, R.; Ding, Z.; Long, J. ACS Appl. Nano Mater. 2023, 6, 8927. doi: 10.1021/acsanm.3c01443

    25. [25]

      Hou, J.; Yang, C.; Wang, Z.; Jiao, S.; Zhu, H. RSC Adv. 2012, 2, 10330. doi: 10.1039/c2ra21641h

    26. [26]

      Reshak, A. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2018, 20, 8848. doi: 10.1039/c8cp00373d

    27. [27]

      Guru, S.; Kumar, S.; Bellamkonda, S.; Gangavarapu, R. R. Int. J. Hydrog. Energy 2021, 46, 16414. doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.08.102

    28. [28]

      Wang, C.; Zhang, W.; Fan, J.; Sun, W.; Liu, E. Ceram. Int. 2021, 47, 30194. doi: 10.1016/j.ceramint.2021.07.199

    29. [29]

      He, Z.; Tang, Q.; Liu, X.; Yan, X.; Li, K.; Yue, D. Energy Fuels 2021, 35, 15005. doi: 10.1021/acs.energyfuels.1c01482

    30. [30]

      Chu, J.; Sun, Y.; Han, X.; Zhang, B.; Du, Y.; Song, B.; Xu, P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 18475. doi: 10.1021/acsami.9b04787

    31. [31]

      Zhang, Y.; Gao, M.; Chen, S.; Wang, H.; Huo, P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2211051. doi: 10.3866/PKU.WHXB202211051

    32. [32]

      He, B.; Xiao, P.; Wan, S.; Zhang, J.; Chen, T.; Zhang, L.; Yu, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, 202313172. doi: 10.1002/anie.202313172

    33. [33]

      Dai, M.; Yu, H.; Chen, W.; Qu, K.-A.; Zhai, D.; Liu, C.; Zhao, S.; Wang, S.; He, Z. Chem. Eng. J. 2023, 470, 144240. doi: 10.1016/j.cej.2023.144240

    34. [34]

      Liu, H.; Xu, Z.; Zhang, Z.; Ao, D. Appl. Catal. B-Environ. 2016, 192, 234. doi: 10.1016/j.apcatb.2016.03.074

    35. [35]

      Fan, Y.; Yu, S.; Wang, Y.; Xie, Y.; Qiu, X. Sep. Purif. Technol. 2024, 335, 126243. doi: 10.1016/j.seppur.2023.126243

    36. [36]

      Zhang, J.; Le, Y.; Zhang, Y. J. Mater. Sci. Technol. 2023, 142, 121. doi: 10.1016/j.jmst.2022.11.001

    37. [37]

      Zeng, Q.; Zheng, L.; Wang, L.; Liu, Y.; Yu, Q.; Fujita, T.; Zeng, D. J. Alloy. Compd. 2023, 942, 169006. doi: 10.1016/j.jallcom.2023.169006

    38. [38]

      Xie, M.; Jia, K.; Lu, J.; Zhao, R. CrystEngComm 2020, 22, 546. doi: 10.1039/c9ce01575b

    39. [39]

      Chu, W.; Hou, Y.; Liu, J.; Bai, X.; Gao, Y. f.; Cao, Z. Electrochim. Acta 2020, 364, 137063. doi: 10.1016/j.electacta.2020.137063

    40. [40]

      Li, C.; Zhu, D.; Cheng, S.; Zuo, Y.; Wang, Y.; Ma, C.; Dong, H. Chin. Chem. Lett. 2022, 33, 1141. doi: 10.1016/j.cclet.2021.07.057

    41. [41]

      Xu, J.; Cao, S.; Zhong, M.; Ren, S.; Chen, X.; Li, W.; Wang, C.; Wang, Z.; Lu, X.; Lu, X. J. Colloid Interface Sci. 2024, 657, 83. doi: 10.1016/j.jcis.2023.11.141

    42. [42]

      Dai, M.; Zhao, D.; Liu, H.; Tong, Y.; Hu, P.; Wu, X. Mater. Today Energy 2020, 16, 100412. doi: 10.1016/j.mtener.2020.100412

    43. [43]

      Huang, H.-b.; Luo, S.-h.; Liu, C.-l.; Yi, T.-f.; Zhai, Y.-c. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 21281. doi: 10.1021/acsami.8b03736

    44. [44]

      Cheng, L.; Chen, Q.; Li, J.; Liu, H. Appl. Catal. B-Environ. 2020, 267, 118379. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.118379

    45. [45]

      Su, T.; Men, C.; Chen, L.; Chu, B.; Luo, X.; Ji, H.; Chen, J.; Qin, Z. Adv. Sci. 2022, 9, 2103715. doi: 10.1002/advs.202103715

    46. [46]

      Gao, Z.; Chen, K.; Wang, L.; Bai, B.; Liu, H.; Wang, Q. Appl. Catal. B-Environ. 2020, 268, 118462. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.118462

    47. [47]

      Zhang, H.; Sun, B.; Wang, J.; Zhu, Q.; Hou, D.; Li, C.; Qiao, X. Q.; Li, D. S. J. Colloid Interface Sci. 2023, 645, 429. doi: 10.1016/j.jcis.2023.04.146

    48. [48]

      Le, K. T. N.; Hoa, V. H.; Le, H. T.; Tran, D. T.; Kim, N. H.; Lee, J. H. Appl. Surf. Sci. 2022, 600, 154206. doi: 10.1016/j.apsusc.2022.154206

    49. [49]

      Li, Y.; Jin, Z.; Tsubaki, N. ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 14677. doi: 10.1021/acsanm.2c03031

    50. [50]

      Hsiang, H.-I.; Chiou, Y.-Y.; Chung, S.-H. J. Energy Storage 2022, 55, 105402. doi: 10.1016/j.est.2022.105402

    51. [51]

      Jin, C.; Xu, C.; Chang, W.; Ma, X.; Hu, X.; Liu, E.; Fan, J. J. Alloy. Compd. 2019, 803, 205. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.06.252

    52. [52]

      Dai, Z.; Geng, H.; Wang, J.; Luo, Y.; Li, B.; Zong, Y.; Yang, J.; Guo, Y.; Zheng, Y.; Wang, X.; et al. ACS Nano 2017, 11, 11031. doi: 10.1021/acsnano.7b05050

    53. [53]

      Cabán-Acevedo, M.; Stone, M. L.; Schmidt, J. R.; Thomas, J. G.; Ding, Q.; Chang, H.-C.; Tsai, M.-L.; He, J.-H.; Jin, S. Nat. Mater. 2015, 14, 1245. doi: 10.1038/nmat4410

    54. [54]

      Dong, G.; Zhang, Y.; Wang, Y.; Deng, Q.; Qin, C.; Hu, Y.; Zhou, Y.; Tian, G. ACS Appl. Energy Mater. 2021, 4, 14342. doi: 10.1021/acsaem.1c03019

    55. [55]

      Fajrina, N.; Tahir, M. Int. J. Hydrog. Energy 2019, 44, 540. doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.10.200

    56. [56]

      Men, C.; Chen, L.; Ji, H.; Qin, Z.; Su, T. Chem. Eng. J. 2023, 473, 145173. doi: 10.1016/j.cej.2023.145173

    57. [57]

      Zhong, T.; Yu, Z.; Jiang, R.; Hou, Y.; Chen, H.; Ding, L.; Lian, C.; Zou, B. Sol. RRL 2021, 6, 2100863. doi: 10.1002/solr.202100863

    58. [58]

      Li, H.; Gong, H.; Jin, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2022, 38, 2201037. doi: 10.3866/PKU.WHXB202201037

    59. [59]

      Wang, Z.; Li, C.; Domen, K. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 2109. doi: 10.1039/c8cs00542g

    60. [60]

      Ren, T.; Huang, H.; Li, N.; Chen, D.; Xu, Q.; Li, H.; He, J.; Lu, J. J. Colloid Interface Sci. 2021, 598, 398. doi: 10.1016/j.jcis.2021.04.027

    61. [61]

      Zhang, L.; Wu, Y.; Tsubaki, N.; Jin, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39, 2302051. doi: 10.3866/PKU.WHXB202302051

    62. [62]

      Bi, L.; Gao, X.; Zhang, L.; Wang, D.; Zou, X.; Xie, T. ChemSusChem 2017, 11, 276. doi: 10.1002/cssc.201701574

    63. [63]

      Yang, H.; Jin, Z.; Liu, D.; Fan, K.; Wang, G. J. Phys. Chem. C 2018, 122, 10430. doi: 10.1021/acs.jpcc.8b01666

    64. [64]

      Jin, Y.; Zhang, H.; Song, C.; Wang, L.; Lu, Q.; Gao, F. Sci. Rep. 2016, 6, 29997. doi: 10.1038/srep29997

    65. [65]

      Xiao, L.; Ren, W.; Shen, S.; Chen, M.; Liao, R.; Zhou, Y.; Li, X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40, 2308036. doi: 10.3866/PKU.WHXB202308036

    66. [66]

      Han, C.; Zhang, R.; Ye, Y.; Wang, L.; Ma, Z.; Su, F.; Xie, H.; Zhou, Y.; Wong, P. K.; Ye, L. J. Mater. Chem. A 2019, 7, 9726. doi: 10.1039/C9TA01061K

    67. [67]

      Yue, X.; Yi, S.; Wang, R.; Zhang, Z.; Qiu, S. Nano Energy 2018, 47, 463. doi: 10.1016/j.nanoen.2018.03.014

    68. [68]

      Li, L.; Zhang, R.; Lin, Y.; Wang, D.; Xie, T. Chem. Eng. J. 2023, 453, 139970. doi: 10.1016/j.cej.2022.139970

    69. [69]

      Kong, X.; Lv, F.; Zhang, H.; Yu, F.; Wang, Y.; Yin, L.; Huang, J.; Feng, Q. J. Alloy. Compd. 2022, 903, 163864. doi: 10.1016/j.jallcom.2022.163864

    70. [70]

      Wang, L.; Cheng, B.; Zhang, L.; Yu, J. Small 2021, 17, 2103447. doi: 10.1002/smll.202103447

    71. [71]

      Jin, Z.; Wang, X. Mater. Today Energy 2022, 30, 101164. doi: 10.1016/j.mtener.2022.101164

    72. [72]

      Wang, Y.; Pan, Y.; Zhu, H.; Xiang, Y.; Han, R.; Huang, R.; Du, C.; Pan, C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40, 2304050. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304050

    73. [73]

      Feng, F.; Hua, H.; Li, L.; Xu, R.; Tang, J.; Dong, D.; Zhang, J.; Li, X. a. ACS Appl. Energy Mater. 2021, 4, 4365. doi: 10.1021/acsaem.0c03168

    74. [74]

      Du, J.; Shen, Y.; Yang, F.; Zhang, B.; Jiang, X.; An, C.; Ye, J. Inorg. Chem. Front. 2023, 10, 832. doi: 10.1039/D2QI01665F

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  3
  • 文章访问数:  280
  • HTML全文浏览量:  68
文章相关
  • 发布日期:  2024-11-15
  • 收稿日期:  2024-04-19
  • 接受日期:  2024-05-21
  • 修回日期:  2024-05-20
  • 网络出版日期:  2024-05-28
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

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net