二维铌酸盐纳米片(HNb3O8)具有良好的光解水析氢和选择性氧化性能。但其带隙较宽(~3.67 eV),仅能利用紫外区光源,对可见光的利用率较差,这导致该类材料的应用受到限制。而硫化镉量子点(CdS QDs)是最常见的半导体光催化剂之一,其带隙为2.4 eV,与太阳能光谱有较好的契合。并且,金纳米颗粒(Au NPs)由于其表面等离子体共振效应(SPR),也被广泛应用于光催化剂的吸收拓展。因此,在铌酸盐体系中引入CdS QDs和Au NPs,不仅可以加快电子与空穴的迁移和分离效率,也使构建全光谱利用的催化剂成为可能。
图2 a). HNb3O8的TEM图像;b)和c). 35%CdS/5%Au/HNb3O8的TEM图像;d). 35%CdS/5%Au/HNb3O8的HRTEM图像。图3 a). 催化剂的析氢速率图;b).析氢产量随时间变化曲线。
该复合光催化剂的制备过程简单、原材料易得,在反应体系中具备良好的分散性及稳定性。相比单一组份催化剂,在光催化分解水制氢、苄胺的氧化自偶联和有机染料的降解等多种场景下均表现出显著的性能提升,该工作为设计合成高效的二维光催化剂提供了新的思路。
Niuniu Zhang, Xia Wu, Kangjia Lv, Yujie Chu, Haimei Qin, Dongdi Zhang, Guan Wang, Jingyang Niu
文章第一作者是河南大学硕士研究生张妞妞,通讯作者为河南大学王冠博士、牛景杨教授。
研究得到了国家自然科学基金(21901061, 22171071)及河南省科技攻关项目(222102320166)的资助。
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202202256