半导体光催化技术因其有望成为一种利用太阳能来缓解环境和能源问题的绿色手段而得到广泛关注。如何构建高效稳定的光催化体系对促进半导体光催化技术的实际应用具有重要意义。研究发现,通过构建异质结复合材料促进光生电子空穴对的分离和迁移效率是一种提高其光催化性能的有效途径。但是,对于不同异质结之间的电荷转移路径对半导体光催化剂(比如:CdS,ZnO)的抗光腐蚀是否有利,尚不清楚。 福州大学徐艺军(Yi-Jun Xu)课题组通过简单的电沉积和光沉积的组合方法,构建以ZnO纳米阵列(Z NRAs)为核,CdS和MoS2为壳层的三元ZnO-CdS-MoS2(ZCM NRAs)纳米阵列复合催化剂。实验结果表明,当将光照条件由可见光(λ > 420 nm)照射切换为同等光强下的全波段光(300 nm < λ < 800 nm)照射时,ZnO与CdS之间的电荷转移路径由传统的type-II转变到Z-scheme机制,从而使得ZCM NRAs复合材料体现出更高的光催化活性和稳定性。机理研究表明,这是因为在全波段光照条件下的Z-scheme电子传输通道能够更有效的促进光生电荷的分离和迁移,赋予电子更高的还原能力,并及时捕获和消耗光生空穴,从而进一步提高光催化活性和稳定性。相关研究结果近日发表在Applied Catalysis B: Environmental (2018, 238, 19 - 26)上,论文题目:Light-tuned switching of charge transfer channel for simultaneously boosted photoactivity and stability。
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