Donor-acceptor guided in-situ construction of Z-scheme CdS/carbon nitride heterojunction photocatalytic plate and its high-efficiency hydrogen production performance
Year: 2025
Type: article
Abstract: 半导体光催化析氢能将太阳能转化为氢能，是人类向往的目标。氮化碳光催化剂因其能带结构适宜、化学稳定性优异、合成简便而备受关注。针对氮化碳基光催化剂的电子-空穴对易复合以及应用中的光屏蔽问题，本工作通过供体-受体结构的设计原位构筑Z型硫化镉/氮化碳异质结光催化板，展现出高效的可见光下产氢性能。首先，利用碳骨架结合KCl辅助气相沉积的方法，实现了由噻吩和氰基组成的具有供体-受体结构的聚合物氮化碳（PCN）光催化板CN-K plate的制备，CN-K plate具有高均一性和多孔表面，并表现出与粉体PCN相当的光催化活性和高稳定性。进一步，采用原位光还原法在CN-K plate表面沉积生成CdS。在此过程中，CN-K表面的氰基降低了S原子的吸附能，并在氰基位点实现了S的还原和CdS的形成，从而构建了CdS@CN-K plate异质结，实验结合理论计算证实其电子转移遵循Z-Scheme机制。得益于这种结构高效的电荷分离效果，CdS@CN-K plate的产氢速率达14.32 mmol h-1 m-2，是没有异质结结构的CN-K plate的3.15倍。这为后续PCN光催化剂的工业化生产和大规模应用提供了借鉴和参考。
Source: Scientia Sinica Technologica
Authors: RunLu LIU, Xue JIANG, ShenMin ZHU
Language: English
Field: Energy
Domain: Physical Sciences
Open Access status: bronze
OpenAlex ID: W4415683129