具有可见光响应的磷烯/g-C3 N4异质结的构建及其在高效太阳能分解水制氢中的应用

近年来,二维(2D)g-C3N4基材料因其较短的电荷传输距离和充分暴露的表面活性位点,受到科研工作者的广泛关注.然而,g-C3 N4较差的电荷分离和光吸收能力限制了进一步实际应用.通过引入具有高载流子迁移率和可见光响应的磷烯(FBP),构建FBP/g-C3N4异质结同时增强光催化剂的光吸收和电荷分离能力;同时,具有良好催化活性的FBP也可以作为g-C3 N4的助催化剂,进一步降低电荷在催化剂/电解液界面处的反应势垒,从而有效抑制电荷复合,并提高光催化制氢效率.研究结果表明:相较于纯g-C3 N4,FBP/g-C3 N4异质结不仅可以有效抑制电荷复合、促进光生电荷分离,而且可以极大地拓宽光谱响应范围.最终,构建的FBP/g-C3 N4异质结光催化剂获得了1.08 mmol·g-1·h-1的光催化制氢速率,相较于纯g-C3 N4提高了1.2倍.     

高价态W掺杂对NiFe磷化物全分解水制氢催化活性影响的研究

近年来,通过光伏辅助电催化(PV-EC)分解水制备“绿氢”成为实现碳中和目标的关键。然而,普通电解水催化剂不能满足PV-EC系统中较高的太阳能到氢能(STH)转换效率的需求。因此,获取价格低廉、低反应过电势的电催化剂材料极为重要。本文选取具有高价态的过渡金属W作为掺杂源,采用一步电沉积方法制备出NiFeW三元金属磷化物。通过一系列的表征发现,NiFeW磷化物电催化剂表现出优异的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)活性,且作为双功能电催化剂时,在10 mA/cm²电流密度下W掺杂后样品的过电势降低了51 mV。使用NiFeW磷化物作为双功能电催化剂和太阳能电池(a-Si∶H/a-SiGe∶H/a-SiGe∶H)作为驱动源,PV-EC器件实现了超过7%的理论STH转换效率,对推动太阳能分解水制氢装置的实际应用具有重要意义。