第一作者及通訊作者：李偉（陜西科技大學(xué)（西安））
共同通訊作者：王傳義（陜西科技大學(xué)（西安））
通訊單位：陜西科技大學(xué)
論文DOI: 10.1016/j.cej.2021.132441
研究亮點：
1. 三維多孔結(jié)構(gòu)使BNRG骨架暴露大量有效活性位點。
2. BNG-MoS2復(fù)合結(jié)構(gòu)多相界面的協(xié)同作用促進(jìn)了界面電荷遷移能力并增強(qiáng)了光響應(yīng)性。
3. 有效界面電荷傳導(dǎo)緩解了MoS2納米結(jié)構(gòu)光腐蝕影響，使復(fù)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(guān)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(xué)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(dǎo)分解水制氫技術(shù)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(yīng)特性，所以被廣泛應(yīng)用于合成高效光催化劑。然而，其結(jié)構(gòu)的極度不穩(wěn)定性導(dǎo)致MoS2催化劑在光誘導(dǎo)下易發(fā)生光腐蝕，加速載流子復(fù)合，嚴(yán)重影響其催化活性。如何有效抑制MoS2光腐蝕并增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是需要解決的關(guān)鍵問題。
擬解決的關(guān)鍵問題
構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)是改善半導(dǎo)體催化劑性能的有效手段，然而如何通過異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑增強(qiáng)催化活性的同時抑制MoS2光腐蝕影響并增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是需要解決的關(guān)鍵科學(xué)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(jié)構(gòu)不穩(wěn)定問題。陜西科技大學(xué)（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(fù)合結(jié)構(gòu)表面，制備出一種具有3D多孔結(jié)構(gòu)的MoS2復(fù)合光催化劑。由于3D多孔BN/rGO復(fù)合骨架具有良好的光吸收及界面電荷傳導(dǎo)特性，可通過多相界面的電荷傳導(dǎo)促進(jìn)作用有效抑制MoS2光腐蝕，增強(qiáng)催化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。納米MoS2作為電子給體，向h-BN注入光誘導(dǎo)電子，而rGO的存在則進(jìn)一步促進(jìn)了結(jié)構(gòu)中載流子的快速遷移。同時，多孔結(jié)構(gòu)使催化劑活性位點充分暴露，所以在三維多孔結(jié)構(gòu)及多相界面的協(xié)同作用下，復(fù)合催化劑實現(xiàn)了模擬日光誘導(dǎo)下持久高效的催化水分解產(chǎn)氫活性。
要點1： 3D BNG-M 復(fù)合光催化劑合成
基于3D多孔BNRG復(fù)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(fù)合骨架結(jié)構(gòu)表面，制備出一種具有3D多孔結(jié)構(gòu)的MoS2復(fù)合光催化劑。