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构建NiS_(2)/MoSe_(2)S型异质结高效光催化产氢

High Efficiency Electron Transfer Realized over NiS_(2)/MoSe_(2) S-Scheme Heterojunction in Photocatalytic Hydrogen Evolution

作     者:刘阳 郝旭强 胡海强 靳治良 Yang Liu;Xuqiang Hao;Haiqiang Hu;Zhiliang Jin

作者机构:北方民族大学化学与化学工程学院宁夏太阳能化学转化技术重点实验室国家民委化工技术基础重点实验室银川750021 银川能源学院机械与汽车工程系银川750100 

出 版 物:《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期:2021年第37卷第6期

页      面:107-118页

核心收录:

学科分类:081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基  金:宁夏自然科学基金重点项目(2020AAC02026) 宁夏自然科学基金一般项目(2020AAC03204) 省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室开放课题重点项目(2019-KF-36) 宁夏低品位资源高值化利用及环境化工一体化技术创新团队资助 

主  题:NiS_(2) MoSe_(2) S型异质结 光催化产氢 

摘      要:S型异质结的提出是光催化领域发展的一个重要新理论。本研究通过典型的溶剂热法制备了NiS_(2)和MoSe_(2),并通过原位生长的方法将二者复合,构建了S型异质结。所得的复合材料在光催化析氢中显示了优异的性能,产氢速率达7mmol·h^(-1)·g^(-1),是纯NiS_(2)和MoSe_(2)的2.05倍和2.44倍。进一步研究证实,NiS_(2)和MoSe_(2)耦合可以增强对光吸收强度。与纯NiS_(2)和MoSe_(2)相比,NiS_(2)/MoSe_(2)更高的光电流密度和更低的阴极电流及更低的电化学阻抗均证明了NiS_(2)/MoSe_(2)复合物可以有效促进光生电子的转移。同时,更低的荧光强度表明了NiS_(2)/MoSe_(2)复合物对电子-空穴再次复合的有效抑制,这为光催化析氢反应提供了有利的条件。另一方面,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜发现,MoSe_(2)作为一种无定型样品包围NiS_(2)纳米微球,这大大增加了两者之间的接触面积,从而增加了反应的活性位点。其次,在该光反应体系中,曙红(EY)作为一种光敏剂,有效地增强了催化剂对光的吸收。同时,在敏化过程中,曙红提供了电子给催化剂,这有效提高了光催化反应效率。S型异质结的建立有助于提高反应体系的氧化还原能力,是光催化还原水产氢反应析氢效果提高的主要原因。通过模特肖特基和光子能量曲线确定NiS_(2)和MoSe_(2)的导带、价带位置,进一步证明了S型异质结的建立。这项工作为研究S型异质结有效提高光催化制氢效率提供了新的参考。

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