Promoting body carriers migration of CdS nanocatalyst by N-doping for improved hydrogen production under simulated sunlight irradiation
作者：Wei Li, Fei Wang, Xiao-yun Liu, Yan-yan Dang, Jia-yuan Li, Teng-hao Ma, Cuan-yi Wang
關(guān)鍵字：Cadmium sulfide, Non-metal doping, Hydrogen evolution, DFT calculations, Simulated sunlight
論文來源：期刊
具體來源：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121470
發(fā)表時(shí)間：2022年
針對CdS光催化劑載流子易復(fù)合和光腐蝕影響導(dǎo)致其催化性能不理想的科學(xué)問題，陜西科技大學(xué)（西安）李偉副教授及王傳義教授等人將N雜原子引入六方相CdS 納米顆粒的晶格中，制備了一種N摻雜的CdS (N-CdS)納米光催化材料。由于雜原子-半導(dǎo)體協(xié)同作用對CdS載流子遷移的協(xié)同促進(jìn)作用，有效地抑制了其復(fù)合行為，使其光電流密度明顯增加(~2倍)，光激子利用效率顯著提高。所以，優(yōu)化后的N0.2-CdS納米催化劑具有較高的表觀量子產(chǎn)率(AQY = 32.41%， λ = 500 nm)。在模擬日光照射下，即使無助催化劑添加，其HER速率（3983.4 μmol·h-1·g-1）可以達(dá)到純CdS NPs的9倍。DFT計(jì)算表明，由于雜原子-半導(dǎo)體協(xié)同作用，在Cd原子位點(diǎn)上的水分解能壘明顯降低，且S原子位點(diǎn)上的H2生成反應(yīng)的|ΔGH*|能壘明顯降低，從而在熱力學(xué)上加速了H2的生成。本研究為獲得高穩(wěn)定性、高HER光活的CdS光催化劑提供了一種簡單、綠色的方法來。