Angew:钨氧化物中的氧空位引导电子-空穴迁移路径用于提高其光催化析氧性能

纳米技术 氧化钨催化剂技术
纳米疯    2021-01-28    1268

整体水分解效率主要受到缓慢的析氧动力学的限制,因此,开发具有高活性的析氧催化剂以提高水分解效率至关重要。

近日,香港大学David Lee Phillips,Edmund C. M. Tse,清华大学朱永法教授报道了设计合成了具有氧空位的氧化钨催化剂,用于光催化析氧反应,与纯WO3(159 µmol h-1 g-1)相比,其具有更高的析氧速率,达到了683 µmol h-1 g-1

文章要点

1使用双氰胺和钨源通过退火方法合成了具有氧空位的氧化钨样品,并合成了不含双氰胺作为参考样品的WO3。然后通过使用光沉积法将Pt沉积在Ov-WO3-600上以获得Ov-WO3-Pt。表征结果显示,在600 °C下制备的Ov-WO3-600包含约100 nm的纳米颗粒,具有相对均匀的形态。HRTEM图像进一步显示,Ov-WO3-600和Ov-WO3-Pt具有清晰的晶格条纹,间距为0.384 nm,对应于(002)面钨氧化物。此外, HAADF-STEM和EDX结果显示,光沉积后,Pt颗粒均匀分布在Ov-WO3-600上。

2飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)结果显示,Ov-WO3的缺陷结构在光催化过程中可产生更多的电子俘获态,从而抑制了光生载流子的直接重组,增强了其光催化析氧性能。在整个光谱范围内,Ov-WO3-600的光催化氧释放速率可达到683 µmol h-1 g-1,其活性是WO3的4.3倍。而Pt助催化剂可以激活俘获态电子以参与反应,从而进一步提高Ov-WO3-600的光催化析氧性能。

这项工作为高效的析氧催化剂设计提供了一个新颖的概念,并为使用超快光谱检查无机材料促进的光催化反应提供了实验框架。

 

参考文献

Zhen Wei, et al, Steering electron-hole migration pathways using oxygen vacancies in tungsten oxides to enhance their photocatalytic oxygen evolution performance, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202016170

https://doi.org/10.1002/anie.202016170


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