等离子体共振协同S-scheme电荷转移促进W_(18)O_(49)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S高效光催化产氢

作     者：薛文华 孙红莉 胡晓云 白雪 樊君 刘恩周 Wenhua Xue;Hongli Sun;Xiaoyun Hu;Xue Bai;Jun Fan;Enzhou Liu

作者机构：西北大学化工学院西安市特种能源材料重点实验室陕西西安710069 西北大学物理学院陕西西安710069 

出 版 物：《Chinese Journal of Catalysis》 (催化学报（英文）)

年 卷 期：2022年第43卷第2期

页      面：234-245页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(21676213,22078261,11974276) 中国博士后科学基金(2016M600809) 陕西省自然科学基础研究计划(2020JM-422,2018JM5020). 

主　　题：S型异质结 氢气 等离子体材料 W_(18)O_(49) 硫化锌镉 

摘      要：硫化锌镉(Cd_(1-x)Zn_(x)S,0800 nm的入射光仅能引起W_(18)O_(49)的LSPR效应时,Cd_(0.5)Zn_(0.5)S单体无活性,而W_(18)O_(49)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S仍具有较高的催化性能、但随着波长的增大产氢速率逐渐降低,与复合样品瞬态光电流强度的变化趋势吻合良好.以上结果表明,W_(18)O_(49)与Cd_(0.5)Zn_(0.5)S二者形成的S-scheme界面异质结有效抑制了光生载流子的表面复合,且当入射光不足以引起带间激发时,W_(18)O_(49)的LSPR效应产生的热电子可有效注入到Cd_(0.5)Zn_(0.5)S,从而引起表面催化反应.进一步研究发现,当将反应温度从25提高到60°C时,20%-W_(18)O_(49)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S在全光谱下的产氢速率可提高到306.1mmol·g^(-1)·h^(-1),表明温度对光催化产氢过程具有不可忽视的影响,可通过增强表面反应速率显著提高产氢活性.总之,本文通过一种简便方法获得了具有紫外-可见-近红外响应的S型W_(18)O_(49)/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S异质结光催化剂,详细对比了不同波段下样品的光电特性及催化活性,最终在S-scheme电荷转移机制和LSPR热电子注入过程的协同作用下,复合样品活性比Cd_(0.5)Zn_(0.5)S单体有了明显提高.