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(dǎo)水-氫轉(zhuǎn)化由于其可持續(xù)生產(chǎn)模式，是一種很有前途的綠氫生產(chǎn)方式，因此如何開發(fā)高性能光催化材料越來越受到該領(lǐng)域研究者的重視。由于硫化鎘(CdS)特有的寬頻光吸收響應(yīng)特性和適宜的能帶結(jié)構(gòu)，可以被用于制備高活性光催化劑。然而，由于CdS體相結(jié)構(gòu)中光誘導(dǎo)載流子遷移緩慢、復(fù)合頻率較高，導(dǎo)致其光催化活性不理想。已有研究表明，單原子態(tài)金屬表面修飾策略是建立強(qiáng)金屬-載體相互作用的有效方法，可以明顯促進(jìn)體相載流子向表面遷移。因此，本研究通過一步光誘導(dǎo)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(dǎo)體(CdS)協(xié)同作用，促進(jìn)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(qiáng)的光-燃料轉(zhuǎn)換效率(AQY500 nm = 25.70%)，其HER光活可以達(dá)到純CdS的13.5倍。光-電化學(xué)分析和密度泛函理論計(jì)算表明，增強(qiáng)的光響應(yīng)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(yīng)能壘是導(dǎo)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(diǎn)改性的CdS基光催化劑提供了一種簡(jiǎn)單的方法。