Synergetic metal-semiconductor interaction: Single-atomic Pt decorated CdS nano-photocatalyst for highly water-to-hydrogen conversion
writer：X. Hao, X. Chu, X. Liu, W. Li
keywords：Water-to-hydrogen conversion, Cadmium sulfide, Metallic single-atom, Density functional theory calculations, Photocatalysis
source：期刊
specific source：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.04.053
Issue time：2022年
太陽光誘導水-氫轉化由于其可持續生產模式，是一種很有前途的綠氫生產方式，因此如何開發高性能光催化材料越來越受到該領域研究者的重視。由于硫化鎘(CdS)特有的寬頻光吸收響應特性和適宜的能帶結構，可以被用于制備高活性光催化劑。然而，由于CdS體相結構中光誘導載流子遷移緩慢、復合頻率較高，導致其光催化活性不理想。已有研究表明，單原子態金屬表面修飾策略是建立強金屬-載體相互作用的有效方法，可以明顯促進體相載流子向表面遷移。因此，本研究通過一步光誘導還原法將單原子Pt修飾在CdS納米粒子表面，建立金屬(Pt)-半導體(CdS)協同作用，促進CdS體相載流子向表面遷移。研究表明，該CdS-Pt納米光催化劑具有明顯增強的光-燃料轉換效率(AQY500 nm = 25.70%)，其HER光活可以達到純CdS的13.5倍。光-電化學分析和密度泛函理論計算表明，增強的光響應性、快速的體相電子向催化劑表面遷移速率和明顯降低的反應能壘是導致CdS-Pt納米光催化劑完成更高的HER光活的主要原因。本研究為制備金屬單原子位點改性的CdS基光催化劑提供了一種簡單的方法。