第一作者及通訊作者：李偉（陜西科技大學（西安））
共同通訊作者：王傳義（陜西科技大學（西安））
通訊單位：陜西科技大學
論文DOI: 10.1016/j.cej.2021.132441
研究亮點：
1. 三維多孔結構使BNRG骨架暴露大量有效活性位點。
2. BNG-MoS2復合結構多相界面的協(xié)同作用促進了界面電荷遷移能力并增強了光響應性。
3. 有效界面電荷傳導緩解了MoS2納米結構光腐蝕影響，使復合催化劑表現(xiàn)出良好的耐光性。
研究背景
發(fā)展綠色環(huán)保的新能源對解決全球能源問題至關重要。由于太陽能具有取之不盡、使用方便、可持續(xù)性等優(yōu)點，將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榉奖闶褂玫幕瘜W能已成為新能源開發(fā)的重要途徑。鑒于氫能綠色環(huán)保、易儲存、能量密度高等優(yōu)點，是一種理想的可替代型新能源。太陽光誘導分解水制氫技術在發(fā)展氫能方面具有巨大潛力。
在過渡金屬硫化物中，由于二硫化鉬（MoS2）窄帶隙特征，賦予其以優(yōu)異的光吸收和響應特性，所以被廣泛應用于合成高效光催化劑。然而，其結構的極度不穩(wěn)定性導致MoS2催化劑在光誘導下易發(fā)生光腐蝕，加速載流子復合，嚴重影響其催化活性。如何有效抑制MoS2光腐蝕并增強其結構穩(wěn)定性是需要解決的關鍵問題。
擬解決的關鍵問題
構筑異質(zhì)結是改善半導體催化劑性能的有效手段，然而如何通過異質(zhì)結構筑增強催化活性的同時抑制MoS2光腐蝕影響并增強其結構穩(wěn)定性是需要解決的關鍵科學問題。
成果簡介
鑒于MoS2在光催化劑合成中表現(xiàn)出的諸多優(yōu)越性能及存在的結構不穩(wěn)定問題。陜西科技大學（西安）李偉副教授及王傳義教授等人通過溶劑熱法將納米級MoS2嵌入3D多孔BN/rGO（BNRG）復合結構表面，制備出一種具有3D多孔結構的MoS2復合光催化劑。由于3D多孔BN/rGO復合骨架具有良好的光吸收及界面電荷傳導特性，可通過多相界面的電荷傳導促進作用有效抑制MoS2光腐蝕，增強催化結構穩(wěn)定性。納米MoS2作為電子給體，向h-BN注入光誘導電子，而rGO的存在則進一步促進了結構中載流子的快速遷移。同時，多孔結構使催化劑活性位點充分暴露，所以在三維多孔結構及多相界面的協(xié)同作用下，復合催化劑實現(xiàn)了模擬日光誘導下持久高效的催化水分解產(chǎn)氫活性。
要點1： 3D BNG-M 復合光催化劑合成
基于3D多孔BNRG復合骨架適宜的孔徑尺寸及高比表面積，通過一鍋溶劑熱法成功將納米級MoS2嵌入在復合骨架結構表面，制備出一種具有3D多孔結構的MoS2復合光催化劑。