1. 文章信息

標題（tí）：Highly efficient photocatalytic hydrogen production by ZnCdS composite catalyst modified with NiCoP nanosheets prepared by LDH precursor

中（zhōng）文標題：LDH前驅體製備的NiCoP納米片修飾ZnCdS複合催化劑用於（yú）高效光催化析氫

頁碼：416-425

DOI：10.1016/j.jcis.2023.06.112

2. 文章鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979723011396 

3. 期（qī）刊信息

期刊名：Journal of Colloid and Interface Science

ISSN：1095-7103

2023年影響（xiǎng）因子：9.965

分區（qū）信息： JCR分區：Q1

涉及研究方向：綜合性（xìng）期刊 

4. 作者信息：第一作者是趙佳樂。通訊作者為王其召，佘厚德。

5. 正文中標記產品所在位置截圖

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6. 文章簡介：

利用太（tài）陽能（néng）驅動分解水產生氫氣（qì）是實現緩解全球能源短缺和環境可持續（xù）發展一種有效途徑，由於缺少高效光催化劑製約了這一目標的實現。因此，開發具有高活性、穩（wěn）定性和低成本的光催化劑（jì）對推（tuī）動光催化分解水製氫技術的進步（bù）用具有（yǒu）重要意義。廉價的過（guò）渡金屬（shǔ）磷化物作為一種有望替代貴金屬的材料，在光催化水分解過程中（zhōng）引（yǐn）起了廣泛關注（zhù）。這類助催化（huà）劑已證明其有效性，並在光催（cuī）化分解水製氫領域得（dé）到了廣泛應（yīng）用。另一方麵，二維過渡金屬磷化物助（zhù）催化劑在改善金屬硫（liú）化物催化劑（jì）的光催化水分（fèn）解性能方麵顯示出巨大潛力，近年來引起（qǐ）了廣泛興趣，這是由（yóu）於二維（wéi）結構材料（liào）具有較大（dà）的比表麵積和豐（fēng）富的（de）活性位點，且可以提升材料光生載流子的分離（lí）遷移（yí）效率，因（yīn）此在光催（cuī）化分解水製氫中具有廣闊的應用前景。目前，二維材料過渡金屬磷化物的（de）合成主要通過水熱法和液相剝離法實現。然而，這些（xiē）常規方法（fǎ）存在產率低、層厚、製備條件苛（kē）刻等（děng）局限性。此外，通過自上而下的（de）剝離方（fāng）法將二維過渡金屬磷化物剝離（lí）成薄層是不可行的，因為這些材料本身是非層狀的。因此，製備具有納米片結構的二維過渡金屬磷化物仍然麵臨巨（jù）大挑戰。

鑒於此，西（xī）北師範大（dà）學王其召教授團（tuán）隊製備了一種（zhǒng）NiCoP納米片裝飾的ZnCdS光催化劑（jì），其中二維NiCoP納米片是通過磷化共（gòng）沉澱法製備的NiCo-LDH前驅體而得到的，這種二維結構加速了光生載流（liú）子的分離遷移效率，有效提升（shēng）了（le）光催化（huà）分解水析氫的（de）速率。具有二維結構的NiCoP-ZnCdS複合（hé）催化劑與水熱法製備的非二維結構的NiCoP-ZnCdS複合（hé）催化劑和ZnCdS相比，光催化性能分別提高了2.6倍和17.3倍，達到了1370 μmol h-1 g-1，表（biǎo）觀量子產（chǎn）率（AQY）達到 30.74%。為了證明二維結構有利於光生（shēng）載流子的分離和遷移，研究團隊利用瞬態表麵（miàn）光（guāng）電壓（TPV）研究了ZnCdS、水熱（rè）NiCoP-ZnCdS和二維NiCoP-ZnCdS的光生載流子複合動力學，並利用光電壓衰減測定了材料載流子的TPV壽命(τ)。結果顯示，ZnCdS (τ3)、水熱NiCoP-ZnCdS (τ2)和二維NiCoP-ZnCdS (τ1)的τ分別為160、226和245µs。可以看出，具有二維（wéi）結構（gòu）的NiCoP-ZnCdS複合（hé）材料，載流子壽命得到了有（yǒu）效延長（zhǎng），這意味著可以有更多的載流（liú）子參（cān）與反應。通過比較表麵光電壓強度發現，二維結構的NiCoP-ZnCdS相（xiàng）比（bǐ）ZnCdS和水熱NiCoP-ZnCdS具有最好的光生載流子分離效率。隨後ZnCdS、水熱NiCoP-ZnCdS和二維結構的NiCoP-ZnCdS的瞬態光電流測試和電（diàn）化學阻抗測試也進一步證實了光生載流子分離和遷移速率的提（tí）升。最後通過密度泛函理論（DFT）計算研究了（le）複合材料中可能的光催化反應機理和活性位點。計算（suàn）結果表明，Co是反應的活性位點，ZnCdS和NiCoP的功函（hán）數計算表明，ZnCdS導帶中的光生電（diàn）子可以轉移到（dào）NiCoP的費米能級處，從（cóng）而促（cù）進電子-空穴對的分（fèn）離，加快光催化水分（fèn）離製氫的效率。該研究成果為高效分解水製氫光催化（huà）劑的設計提供了新（xīn）思路。相關研（yán）究成（chéng）果以“Highly efficient photocatalytic hydrogen production by ZnCdS composite catalyst modified with NiCoP nanosheets prepared by LDH precursor”為題發表在《Journal of Colloid and Interface Science》期刊，王其召教授為該論文的（de）通（tōng）訊作者，佘厚德教授為該論文的共同通訊作（zuò）者。

圖1. (a-b) ZnCdS和(d-e) ZnCdS-8% NiCoP的SEM圖像；(c, f) ZnCdS-8%NiCoP的TEM圖像和(g-l) EDS圖像。

圖（tú）2. ZnCdS-8%NiCoP複合材料的高（gāo）分辨XPS光譜(a) Zn 2p, (b) Cd 3d, (c) S 2p，(d) Ni 2p, (e) Co 2p, (f) P 2p。

圖3. (a) ZnCdS和ZnCdS-x%NiCoP的（de）UV-vis DRS圖，(b) ZnCdS的能帶結構，(c) ZnCdS和ZnCdS-8%NiCoP的帶隙圖，(d) ZnCdS的M-S圖。

圖4. 樣品的(a) PL光譜（pǔ），(b)歸一化TPV光譜，(c)瞬態光電流響應和(d)電化學阻抗（kàng）譜。

圖5. (a) 二維ZnCdS-x%NiCoP，(b) 水熱ZnCdS-x%NiCoP催化劑的光催化產氫率，(c)不同樣品的比較。(d) 420 nm光照（zhào）射下ZnCdS-8%NiCoP的（de）H2產率和AQY。

圖6. (a) HER的自由能（néng）圖，(b) ZnCdS-NiCoP的電荷密度差，(c) NiCoP， (d) ZnCdS， (e) ZnCdS-NiCoP沿c方向的功函數。

原（yuán）文（wén）鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979723011396 

Zhao Jiale, Li Kexin, She Houde, Zhang Yang, Huang Jingwei, Wang Lei, Cheng Feixiang, Wang Qizhao. Highly efficient photocatalytic hydrogen production by ZnCdS composite catalyst modified with NiCoP nanosheets prepared by LDH precursor[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2023, 649: 416-425.