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李長(zhǎng)明/胡俊蝶Nano Energy: 一石二鳥！2D/2D LaVO4/gC3N4用于同時(shí)高效光催化HER與生產(chǎn)糠醛

光催化產(chǎn)氫因其環(huán)保、節(jié)能、無污染和高效等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而成為一種非常有前途和有效的方法。有效利用催化劑的光生空穴(h⁺)同時(shí)阻止光生載流子的快速?gòu)?fù)合是實(shí)現(xiàn)高效太陽(yáng)能-氫氣(STH)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。

近日，蘇州科技大學(xué)李長(zhǎng)明、胡俊蝶等設(shè)計(jì)和制造出具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的2D/2D LaVO₄/gC₃N₄ (LaVO₄/CN)異質(zhì)結(jié)，可實(shí)現(xiàn)高效的光催化H₂析出，同時(shí)產(chǎn)生高附加值的糠醛。

2D/2D光催化劑是通過自組裝方法構(gòu)建的，其中方形LaVO₄納米薄片緊密固定在薄層CN納米片的表面，結(jié)構(gòu)良好的異質(zhì)界面有利于有利于e^–和h⁺的有效傳輸。

另外，利用豐富的生物質(zhì)糠醇(FFA)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的h⁺犧牲劑如三乙醇胺(TEOA)進(jìn)行氧化半反應(yīng)，F(xiàn)FA可以轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的糠醛。

LaVO₄/CN具有優(yōu)異的光催化性能，H₂析出速率為0.287 mmol g^-1 h^-1，糠醛生產(chǎn)速率為0.95 mmol g^-1 h^-1和在400 nm處22.16%的HER量子表觀效率(AQE)。

機(jī)理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LaVO₄/CN按照Z(yǔ)型光催化機(jī)制進(jìn)行水分解。在陽(yáng)光照射下，LaVO₄CB 上的e^–將與CN VB上的h⁺結(jié)合，還原能力更強(qiáng)的e^–和氧化能力更強(qiáng)h⁺保留在CN的CB上和LaVO₄ VB上。

最后，CN CB上的e^–可以在Pt助催化劑的幫助下將水分解為H₂，而LaVO₄ VB上的h⁺可以將FFA氧化成糠醛。

Efficient Photocatalytic H₂-Evolution Coupled with Valuable Furfural-Production on Exquisite 2D/2D LaVO₄/g-C₃N₄ Heterostructure. Nano Energy, 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106714

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/18/fc06371a22/

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