ZnO/D-A共轭聚合物S型异质结高效光催化产H₂O₂及其电荷转移动力学研究

摘要

光催化技术利用清洁、无污染的太阳能合成过氧化氢（H₂O₂）。本研究通过SuzukiMiiyaura反应和水热法合成了ZnO/PBDS型异质结复合材料。优化后的ZnO/PBD复合材料的光催化产H₂O₂效率为4.07mmol·g^-1·h^-1，是单一ZnO的5.4倍。光催化性能的显著提高归功于S型异质结的形成。紫外可见吸收光谱和原位光照X射线光电子能谱证实了S型异质结的形成。稳态荧光和飞秒瞬态吸收（fs-TA）光谱确定并验证了ZnO中缺陷态的存在。这些缺陷态会捕获光生电子，不利于光催化反应。S型异质结有效地促进了电子的分离和转移，从而缓解了这一问题。通过拟合fs-TA光谱得到了光生电子在这些缺陷态中的寿命，进一步证明了S型异质结中的载流子转移机制。该工作介绍了一种利用fs-TA光谱研究有机/无机S型异质结的新方法。

关键词

光催化产H₂O₂ / S型异质结 / ZnO缺陷态 / fs-TA光谱

基金资助

云南省科技计划项目(202305AF150116);; 国家自然科学基金(22238009,U23A20102,52073223,22278324和22361142704);; 湖北省自然科学基金(2022CFA001);; 中国地质大学(武汉)中央高校基本科研业务费(CUG22061)的支持