MC鎂瑞臣論文獎勵丨江西師范大學：包林萍、Sajjad Ali憑借使用我們MC鎂瑞臣的產品，發表了最新研究成果！

來源：北京鎂瑞臣科技有限公司分類：商機

2024-07-04 14:15:09 108閱讀次數

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第一作者：包林萍、Sajjad Ali

通訊作者：曾超、楊騰、韋岳長、周英棠

Cite This: ACS Nano 2024, 18, 5878?5889

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12773

影響因子：17.1

本文亮點

1、催化劑制備：將所制備的ZnS超聲分散于水中，加入一定量的CuCl，經過水浴反應得到Cu摻雜ZnS光催化材料。

2、催化劑性能測試：將催化劑分散于0.35 M Na2S-0.25 M Na2SO3水溶液中，將溶液轉移至反應器。經過反復抽真空后，光照，用氣相色譜檢測氫氣生成量。

前言

2024年2月，ACS NANO雜志在線發表了江西師范大學在光催化分解水產氫領域的最新研究成果。該工作報道了具有原子銅摻雜梯度分布和伴隨硫空位的高效析氫全光譜ZnS光催化劑。

論文第一作者為：包林萍、Sajjad Ali

論文通訊作者為：曾超、楊騰、韋岳長、周英棠

背景介紹

光催化分解水析氫技術在解決全球能源危機方面具有巨大的潛力，但其效率仍未達到實際應用的基本標準。目前所研究的光催化劑大多數結構都是不穩定的，缺陷在光催化過程中甚至在空氣中都會逐漸消失。因此，最大化光催化劑的活性和穩定性需要引入穩定的表面缺陷，同時最小化體積缺陷。雜原子摻雜與穩定缺陷可以實現良好的摻雜與缺陷工程協同效應。

與一般的均相摻雜相比，元素表面梯度摻雜在材料上引起了不均勻的成分分布，導致了一個定向的內置電場，促進了載流子的分離和遷移。此外，將摻雜原子縮小為單原子可以進一步提高催化劑的活性。

ZnS是一種眾所周知的析氫光催化劑，由于其在光激發下快速產生電荷和良好的被激發電子還原能力而具有高活性。由于Cu+在ZnS中具有較低的價態和與Zn2+不同的半徑，因此Cu+在ZnS中摻雜會引起陰離子空位以維持靜電平衡。我們將Cu+摻雜進硫化鋅中，結果表明Cu+和S空位的協同效應可以顯著增強硫化鋅的光催化活性和穩定性。這項工作為通過雜原子表面梯度摻雜以及伴隨的空位來開發高性能光催化劑提供了一個原型。

本文所用設備

小鎂第五代光催化系統

圖文解析

催化劑制備：將所制備的ZnS超聲分散于水中，加入一定量的CuCl，經過水浴反應得到Cu摻雜ZnS光催化材料。

全文小結

光催化領域中一個很少討論的現象材料涉及梯度分布摻雜劑和缺陷的存在從內部到表面。這個有趣的特點是在ZnS的情況下通過引入原子成功實現單價銅離子（Cu+)以及同時存在的硫空位（Vs）在表示為G-CZS1x的光催化劑中。通過的合作行動這些原子Cu摻雜劑和Vs，G-CZS1x顯著擴展了其光吸收范圍涵蓋全光譜（2002100 nm），從而提高了太陽能利用能力。此更改增強了電荷分離效率和優化Δ（H*）（氫的自由能吸附）以接近0eV進行析氫反應（HER）。它是值得注意的是，表面暴露的原子Cu和Vs都是光催化。G-CZS1x表現出1.01 mmol的顯著析氫率h1，在沒有助催化劑的情況下。此性能超過了先前報道的光催化劑，表現出大約25倍于ZnS和5倍于H-CZS1x的均勻性等含量Cu摻雜劑和Vs的分布。與G-CZS1x相反，H-CZS1x在Cu位點上的H吸附（ΔG（H*）=1.22 eV）過強，無法抑制H2的釋放，H-CZS1x的電荷分離效率為相對緩慢，揭示了摻雜劑和缺陷的梯度分布模型對活性增強的積極作用。這項工作強調了原子摻雜劑和缺陷在提高光活性方面的協同作用，以及用于光催化的摻雜劑和缺陷的可控分布模型。

文獻信息

A Full-Spectrum ZnS Photocatalyst with Gradient Distribution of Atomic Copper Dopants and Concomitant Sulfur Vacancies for Highly Efficient Hydrogen Evolution

Cite This: ACS Nano 2024, 18, 5878?5889

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12773

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