哈工大于永生等：双助催化剂提高PCN宽光谱光催化析氢活性
哈工大于永生等：双助催化剂提高PCN宽光谱光催化析氢活性
nanomicroletters
Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在 Springer 开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。
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研究背景
Manyi Gao, Fenyang Tian, Xin Zhang, Zhaoyu Chen, Weiwei Yang* and Yongsheng Yu*
Nano-Micro Letters (2023)15: 129
https://doi.org/10.1007/s40820-023-01098-2
本文亮点
2. PtSAs-Au 2.5 /PCN具有 优异的宽光谱光催化析氢活性 ，在420 nm和550 nm的析氢速率分别为8.8 mmol g⁻¹ h⁻¹和264 μmol g⁻¹ h⁻¹。
内容简介
图文导读
I Au x /PCN的制备及其光催化析氢活性
图1. Au x /PCN光催化剂的合成及结构表征。a样品的制备示意图；b Au 2.5 /PCN的TEM图像；c、d矩形区域的Au 2.5 /PCN高分辨率TEM图像以及Au强度分布图b、e；g XRD谱图；h FTIR谱图和高分辨率XPS谱图: i Au 4f, j N 1s。
从图2a可以看出Au NPs的引入可以拓宽体系的可见光吸收范围，使其吸光范围可达到近800 nm。瞬态光电流和阻抗测试表明和光沉积法制备的Au NPs相比，Au 2.5 /PCN样品中Au NPs和PCN之间的强金属-载体相互作用可以加速光生电荷的迁移，从而提高PCN的光催化活性。测试表明，Au 2.5 /PCN样品在可见光下的光催化析氢速率可达10.01 mm g⁻¹ h⁻¹，在420 nm的析氢速率为5.2 mm g⁻¹ h⁻¹，表明Au NPs可以作为助催化剂提高PCN的析氢活性。此外，Au 2.5 /PCN样品在500 nm以上的光照下仍有一定的光催化活性，这源于Au NPs的LSPR效应。
图2. Au x /PCN光催化剂的光学和光催化性能。PCN、Au 2.5 -PCN和Au 2.5 /PCN的a紫外-可见DR光谱，b TPR密度图和c EIS Nyquist图；d不同样品的H₂产量随时间变化趋势图和e H₂生成速率的比较；f Au 2 .5 /PCN在不同波长下光催化析氢速率；g不同可见光区域下Au 2.5 /PCN的光催化机制。
I I PtSAs-Au 2.5 /PCN的制备及表征
图3. PtSAs-Au
2.5
/PCN光催化剂的合成及结构表征。a制备示意图；PtSAs-Au
2.5
/PCN的b TEM，c高分辨率TEM图像，d HAADF-STEM图像，e-g能谱元素映射和h, i线扫描能谱；PtSAs-Au
2.5
/PCN和参考样品的k XRD和高分辨率XPS光谱：l Au 4f, m Pt 4f。
III PtSAs-Au 2.5 /PCN的光催化析氢活性测试
从图5a可以看出Pt SAs的引入没有影响Au NPs的LSPR效应。同时，通过瞬态光电流曲线和不同波长下PtSAs-Au 2.5 /PCN样品的光催化析氢速率测试可以发现，Pt SAs的引入可以显著提升样品在长波长光照下的光催化活性，如在550 nm下，析氢速率提升4.1倍，光电流提升约2.5倍，远大于在420 nm下提升的倍数，这源于Pt SAs对Au NPs产生的等离子热电子的有效捕获。基于此，PtSAs-Au 2.5 /PCN样品表现出良好的宽光谱光催化析氢活性。
图5. PtSAs-Au 2.5 /PCN的光学和光催化析氢性能。a PtSAs-PCN、Au 2.5 /PCN和PtSAs-Au 2.5 /PCN的紫外-可见吸收光谱；不同波长光照射下PtSAs-Au 2.5 /PCN与参比样品光催化析氢速率的比较:b短波可见光和e长波可见光；不同波长光照射下PtSAs-Au 2.5 /PCN和参考样品的瞬态光电流: c λ = 420 nm, d λ = 550 nm；f可见光不同样品的H₂产量随时间变化趋势图和g H₂生成速率的比较；h PtSAs-Au 2.5 /PCN与参考样品的光催化析氢速率比较；i PtSAs-Au 2.5 /PCN的循环光催化试验 。
作者简介
本文第一作者