Promoting body carriers migration of CdS nanocatalyst by N-doping for improved hydrogen production under simulated sunlight irradiation
作者：Wei Li, Fei Wang, Xiao-yun Liu, Yan-yan Dang, Jia-yuan Li, Teng-hao Ma, Cuan-yi Wang
關鍵字：Cadmium sulfide, Non-metal doping, Hydrogen evolution, DFT calculations, Simulated sunlight
論文來源：期刊
具體來源：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121470
發表時間：2022年
針對CdS光催化劑載流子易復合和光腐蝕影響導致其催化性能不理想的科學問題，陜西科技大學（西安）李偉副教授及王傳義教授等人將N雜原子引入六方相CdS 納米顆粒的晶格中，制備了一種N摻雜的CdS (N-CdS)納米光催化材料。由于雜原子-半導體協同作用對CdS載流子遷移的協同促進作用，有效地抑制了其復合行為，使其光電流密度明顯增加(~2倍)，光激子利用效率顯著提高。所以，優化后的N0.2-CdS納米催化劑具有較高的表觀量子產率(AQY = 32.41%， λ = 500 nm)。在模擬日光照射下，即使無助催化劑添加，其HER速率（3983.4 μmol·h-1·g-1）可以達到純CdS NPs的9倍。DFT計算表明，由于雜原子-半導體協同作用，在Cd原子位點上的水分解能壘明顯降低，且S原子位點上的H2生成反應的|ΔGH*|能壘明顯降低，從而在熱力學上加速了H2的生成。本研究為獲得高穩定性、高HER光活的CdS光催化劑提供了一種簡單、綠色的方法來。