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西安交通大学林博获新进展:用于近红外驱动光催化析氢的CuVP2S6和CuCrP2S6黑色超薄单晶薄片

论论资讯 | 2024-06-08 1743热度

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Black Ultrathin Single-Crystalline Flakes of CuVP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> and CuCrP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> for Near-Infrared-Driven Photocatalytic Hydrogen Evolution

Lin Bo; Duan Ruihuan; Li Yonghui; Hua Weibo; Zhou Yao; Zhou Jiadong; Di Jun; Luo Xiao; Li He; Zhao Wenting; Yang Guidong; Liu Zheng; Liu Fucai

Published:2024-06-07
DOI:10.1002/adma.202404833

新型近红外响应光催化剂的突破:CuVP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> 和 CuCrP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> 薄片的应用

研究背景

随着全球对可再生能源需求的日益增长,光催化氢进化(PHE)技术因其高效转化太阳能至化学能的潜力而备受关注。然而,现有的光催化剂往往对近红外光响应不足,限制了其在实际应用中的效率。因此,开发新型近红外响应的光催化剂成为当前研究的热点。

研究内容

本研究在《Advanced materials》杂志上发表,介绍了一种新型的近红外响应光催化剂——黑色超薄单晶CuVP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> 和 CuCrP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> 薄片。通过原子分辨的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)和X射线吸收精细结构分析,证实了这些材料的单晶片状结构。这些材料具有约1.0 eV的窄带隙,能够高效吸收超过1100 nm的近红外光。此外,通过飞秒分辨瞬态吸收光谱技术,研究显示CuCrP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> 具有高效的电荷转移和长达18318.1 ps的电荷寿命,远超CuVP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> 和 CuInP<sub>2</sub>S<sub>6</sub>。在模拟阳光和近红外光照射下,CuCrP<sub>2</sub>S<sub>6</sub> 表现出高达9.12和0.66 mmol h<sup>-1</sup> g<sup>-1</sup>的氢进化速率,显著优于其他层状金属磷硫化合物。

研究意义

本研究的创新之处在于开发了具有优异近红外光响应性能的新型光催化剂,这不仅拓宽了光催化剂的光吸收范围,还显著提高了光催化氢进化的效率。这一成果为开发新型近红外响应光催化剂提供了独特的视角,有望推动光催化技术在太阳能转换领域的应用,进一步促进可再生能源技术的发展。 通过这项研究,我们看到了光催化技术在解决能源问题上的巨大潜力,同时也为相关领域的研究者提供了新的研究方向和思路。

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