关键词:
光还原双反应
芳香醇转化
表面缺陷
有机合成
制氢
摘要:
有机合成和析氢的光还原双反应为协同生产清洁燃料和高质量化学品开辟了一条新途径,提供了一种更有效的太阳能转换方法.本文合成了闪锌矿(ZB)/纤锌矿(WZ)相结的具有表面缺陷工程的ZnCoS/ZnCdS异质结构,用于苯甲醛(BAD)和析氢的光催化协同偶联反应.这种ZnCoS/ZnCdS异质结构集成了ZnCdS半导体的优势,并具备ZnCoS的助催化功能,该功能源于Zn空位(VZn-ZnCoS/Zn-CdS)或S空位(VS-ZnCoS/ZnCdS)的表面缺陷工程.最佳的VS-ZnCoS/ZnCdS催化剂在可见光照射下同时表现出14.23 mmol h-1g-1的H2生成速率和12.29 mmol h-1g-1的BAD形成速率,约是原始ZnCdS性能的两倍.在模拟阳光照射(AM1.5)下, VS-ZnCoS/ZnCdS上析氢速率达27.43 mmol gcat-1h-1,太阳能-氢气转换效率为0.52%,BAD生成速率为26.31 mmol gcat-1h-1.通过一系列原位表征和控制实验阐明了太阳能驱动机制,揭示了ZnCdS中界面ZB/WZ结和ZnCoS的S空位对增强光氧化双重反应的协同作用.VS-ZnCoS/ZnCdS主要通过氧中心自由基与碳中心自由基途径相结合形成BAD,同时电子驱动质子还原产生H2.另外, ZnCoS表面空位的性质不仅有助于光诱导电荷载流子的分离,而且能够通过调节氧中心自由基和碳中心自由基的形成来选择性地调节BAD产生的机制途径.