金屬助催化劑NiCo2S4在光催化析氫過程中的光熱效應(yīng)尚未被深入討論。眾所周知，從本質(zhì)上加速光生電子轉(zhuǎn)移和活性吸收水(*H2O)以釋放更多的氫質(zhì)子(*H)對于光催化析氫的改進(jìn)具有極其重要的意義。
在此，天津大學(xué)葉金花和于濤等通過兩步溶劑熱策略，將無貴金屬助催化劑NiCo2S4緊密負(fù)載到半導(dǎo)體ZnIn2S4上(NCS/ZIS)。
納米花狀催化劑促進(jìn)界面處的電荷重排以促進(jìn)光生載流子的分離，重要的是，NiCo2S4誘導(dǎo)的光熱效應(yīng)可以改善水分解的緩慢動力學(xué)，表觀活化能從50.5 kJ mol-1降低到38.8 kJ mol-1，這有助于提高光催化析氫速率。因此，在光照下(λ=400 nm)，NCS/ZIS的光催化析氫速率為6834.6 μmol g-1 h-1，表觀量子效率為13.0%。
時域有限差分(FDTD)和密度泛函理論(DFT)計算表明，局部電場增強可以促進(jìn)光生載流子遷移；同時水分解的吉布斯自由能壘從ZIS上的2.94 eV下降到NCS/ZIS上的1.62 eV，導(dǎo)致H-OH鍵活化。該工作將為設(shè)計基于半導(dǎo)體-金屬的光熱輔助光催化系統(tǒng)提供有效策略，并促進(jìn)了金屬NiCo2S4在太陽能-燃料轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。
Concentrating Electron and Activating H-OH bond of Absorbed Water on Metallic NiCo2S4 Boosting Photocatalytic Hydrogen Evolution. Nano Energy, 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107028
