调控ZnIn₂S₄/Bi₂O₃ S型异质结的电子结构和润湿性增强光催化析氢

摘要

通过光催化水裂解制氢来生产可再生燃料具有巨大的潜力。然而，缓慢的析氢动力学和较差的水吸附对光催化剂构成了重大挑战。在这项研究中，我们开发了一种简单的水热法，用于从金属有机框架（MOF）中合成Bi₂O₃（BO），并将其负载到花状ZnIn₂S₄（ZIS）上。该方法显著增强了水吸附和表面催化反应，从而显著提高了光催化活性。以三乙醇胺（TEOA）作为牺牲剂，在BO上负载15%（质量分数） ZIS时，析氢速率达到了1610μmol·h^-1·g^-1，是纯BO的6.34倍。此外，利用密度泛函理论（DFT）和从头算分子动力学（AIMD）计算，我们确定了ZIS/BO S型异质结界面上的反应，包括水吸附和催化反应的活性位点。这项工作将为开发具有特定电子性能和润湿性的高性能复合光催化材料提供有价值的见解。

关键词

S型 / 析氢 / 润湿性 / 光催化 / 电子结构

基金资助

浙江省重点研发项目(2023 C01191);; 国家自然科学基金项目(22262024,51962023,51468024);; 江西省重点学科学术技术带头人项目(20232BCJ22008);; 江西自然科学基金(20232ACB204007,20202BABL203037);; 景德镇市科技局项目(20192GYZD008-33)资助