La technologie de production de l'hydrogène photocatalytique représente l'une des approches les plus importantes pour aborder la crise énergétique et la pollution de l'environnement. Le sulfure de cadmium (CD), avec sa bande interdite appropriée et sa structure de surface réglable, a été largement utilisé dans la production d'hydrogène photocatalytique.
De plus, l'effet de taille quantique des points quantiques CDS (QD) améliore les performances photocatalytiques, tandis que leur bande interdite accordable permet une absorption plus large de la lumière visible. Cependant, le CDS souffre d'une recombinaison sévère des porteurs photogénérés et est sensible à la photocorrosion induite par l'oxydation des trous, ce qui restreint considérablement son application dans la photocatalyse.
Pour surmonter ces défis, diverses stratégies efficaces ont été proposées, telles que la régulation de la morphologie, le dopage élémentaire et la construction d'hétérostructure. Parmi ces stratégies, la construction d'une hétérojonction S-Scheme avec un semi-conducteur approprié est particulièrement prometteuse.
La formation des hétérojonctions S-Scheme permet de se produire à des endroits distincts, favorisant ainsi la séparation spatiale des charges photogénérées. Par conséquent, la conception rationnelle et la construction des hétérostructures S-Scheme fournissent une voie viable pour améliorer l'activité photocatalytique des CD.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Kang-Qiang Lu (Université des sciences et technologie2O3 Nanotubes creux. Cette conception a démontré une activité de production d'hydrogène photocatalytique significativement améliorée.
La formation de l'hétérojonction S-Scheme supprime efficacement la recombinaison des porteurs photogénérés, favorisant ainsi la séparation et le transfert d'électrons, qui à leur tour améliorent à la fois l'activité de production de l'hydrogène photocatalytique et la stabilité du matériau composite. Les résultats ont été publiés dans Journal chinois de catalyse.
L'hétérojonction S-Scheme de CDS-in2O3 a été fabriqué en croissant des points quantiques CDS à la surface de2O3 Nanotubes à travers une méthode d'auto-assemblage électrostatique. La structure nanotube creuse confond les composites avec une surface spécifique plus grande et une abondante H2 sites de génération.
De plus, la formation de l'hétérostructure S-Scheme facilite efficacement la séparation et le transfert de porteurs photogénérés dans CDS-in2O3 Composites. Par conséquent, par rapport aux CD purs, les performances photocatalytiques de CDS-in2O3 Les composites sont considérablement améliorés.
De plus, le mécanisme de transfert des porteurs a été étudié par la spectroscopie photoélectronique à rayons X in situ (XPS) et les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT), vérifiant ainsi le mécanisme d'hétérojonction S-Scheme S des composites CDS-in₂o₃. Les caractérisations complètes indiquent que la formation d'une hétérostructure S-Scheme entre les nanotubes in₂o₃ et les QD CDS peut améliorer considérablement la séparation et la migration des porteurs photogénérés, améliorant par conséquent les performances photocatalytiques.
Ce travail élucide le rôle pivot des hétérojonctions en S-Scheme dans la photocatalytique H2 Production et offre de nouvelles informations sur la construction de photocatalyseurs composites efficaces.
