天津大学张兵：自模板法合成双层多孔纳米管光催化制氢催化剂

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目前，自模板策略是一种合成中空结构催化剂简单易行的方法。在半导体上定向光沉积负载助催化剂与化学沉积或物理混合相比，更能有效地利用助催化剂。但是，开发具有开放端口的多孔纳米管非均相光催化剂，以及负载空间分离的双助催化剂，仍然具有很大的挑战。本文采用自模板和原位光沉积策略，获得了具有增强光催化制氢活性的CoOx/ZnS@CdS/Ni双层多孔纳米管催化剂。

提高半导体光催化剂光转化效率的关键在于提升光生载流子的分离效率。近日，天津大学的张兵等人通过自模板转换策略，制备了ZnS@CdS双层多孔纳米管（PNTs），这种异质结构在管的内壁和外壁上分别具有分离的氧化和还原位点。采用Ni和CoOx作为双助催化剂，进行选择性光沉积后，作为电子收集器和还原反应位点的Ni纳米颗粒负载在CdS外壳上，而作为空穴收集器和氧化反应位点的CoOx纳米粒子负载在ZnS内壳上。新型的CoOx/ZnS@CdS/Ni光催化剂具有以下特点：自模板衍生薄的介孔异质结；光沉积衍生的空间分离双重助催化剂，其协同效应能够为光生电子和空穴的有序转移提供驱动力并促进表面催化反应，极大提高了光催化制氢活性。此外，这一简单的策略可以扩展到制备具有增强光催化活性的CoOx/ZnSe@CdSe/Ni PNT材料的合成上。相关成果以“Self-template synthesis of double-layered porous nanotubes with spatially separated photoredox surfaces for efficient photocatalytic hydrogen production”为题发表在Science Bulletin上。