俞书宏院士JACS：光催化析氢新进展！

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促进半导体的电荷分离和传输对于提高太阳能制氢的转换效率至关重要。为此，通过元素掺杂来操纵电荷动力学已经引起了人们的广泛关注。

近日， 中国科学技术大学俞书宏院士 将磷（ P ）掺杂到二维（ 2D ）单晶四元硫化物（ SCQS ）纳米带中，实现了高效的光催化制氢。

通过仔细研究 P 掺杂后的载流子动力学，研究人员发现 P 的引入导致带隙变窄，抑制了光生载流子的复合，并增加了电导率，所有这些都有助于提高它们的催化性能。同时，遗传的单晶结构和暴露的 (0001) 晶面有利于载流子传输和光催化制氢。

实验结果显示，在没有助催化剂的情况下，掺杂的 Cu-Zn-In-S （ CZIS ）纳米带中的可见光催化产氢速率为 12.2 mmol h ^-1 g ^-1 ，是未掺杂的 CZIS 纳米带的 3.5 倍。

此外， P 掺杂策略已被证明是其他半导体的通用策略，如单晶 Cu-Zn-Ga-S （ CZGS ）纳米带。

研究工作提供了操纵载流子的有效方法，将有助于开发高效率的光催化剂。

Liang Wu, et al, Phosphorus-Doped Single-Crystalline Quaternary Sulfide Nanobelts Enable Efficient Visible-Light Photocatalytic Hydrogen Evolution, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c07313

https://doi.org/10.1021/jacs.2c07313

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