紫外-可见-近红外诱导的光催化H2进化超过S-方案Cu2-xSe/ZnSe异质连接与表面等离子体效应
Keting Feng1, Kangqi Wu2, Kai Li1
1Oil and Gas Technology Research Institute, PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi'an 710018, PR China; National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil and Gas Fields, Xi'an 710018, PR China.
Journal of colloid and interface science
|July 27, 2024
概括
在Cu2-xSe/ZnSe异质连接处的局部表面等离子子共振增强了太阳水分裂. 这种光热效应通过改善反应动力学和扩大近红外光谱的光吸收来增强的产生.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光催化作用的光催化
- 太阳能能源转换的转换
背景情况:
- 局部表面等离子体共振 (LSPR) 对太阳能应用至关重要.
- 有效的光催化水分裂需要克服缓慢反应动力学.
- 宽频光吸收对于最大限度地利用太阳能至关重要.
研究的目的:
- 准备一个Cu2-xSe/ZnSe S-scheme异质连接,具有宽频响应.
- 研究LSPR诱导的光热效应在增强水分裂动力学中的作用.
- 使用非贵金属基系统实现高效的光催化演化.
主要方法:
- 通过热注入和低温水浴制造Cu2-xSe/ZnSe S方案异质连接.
- 在广谱辐射 (200-2500 nm) 下对进化的光催化活性的表征.
- 分析光热效应及其对激活能量和反应动力学的影响.
主要成果:
- 在2.7%的Cu2-xSe/ZnSe上达到63.6 mmol·g−1·h−1的高H2演化率,显著超过单个组件的性能.
- 由于光热效应,明显的激活能量从50.1到28.7kJ·mol-1大幅减少.
- 在近红外光线 (800-2500nm) 下观察到显著的H2产量,表明使用了宽频谱.
结论:
- Cu2-xSe/ZnSe S-方案异质连接有效地利用LSPR和光热效应来增强光催化H2进化.
- LSPR诱导的光吸收和S模式电荷转移的协同效应加快了表面反应动力学.
- 这项研究提出了一个有前途的策略,用于开发高效,宽频响应和成本效益的光催化系统,用于太阳能燃料生产.
