通過太陽光分解水制氫(H2)引起了越來越多的關(guān)注，因為它為零排放可再生能源發(fā)展提供了重要的碳中和技術(shù)。設(shè)計高效、長壽命的光催化劑是研究人員在過去幾十年中擴(kuò)大析氫 (HER)規(guī)模的重要任務(wù)，在載體上設(shè)計的單中心助催化劑為利用貴金屬提供了一種具有成本效益的途徑，但仍然非常需要以最小的催化劑負(fù)載量進(jìn)一步提高性能。基于此，暨南大學(xué)朱明山、浙江工業(yè)大學(xué)鄭華均和中國礦業(yè)大學(xué)毛梁等通過光化學(xué)反應(yīng)將超低Pt助催化劑(0.26 wt%)穩(wěn)定在六方ZnIn2S4納米片(Pt SS-ZIS)的基面上，形成突起的Pt-S3四面體配位結(jié)構(gòu)。在光照射下，催化劑上產(chǎn)生電子和空穴對并從h-ZIS內(nèi)部遷移到表面。由于Pt-S的共價配位鍵，電子從相鄰的S原子有效地注入到Pt單原子中，然后與吸附的質(zhì)子反應(yīng)生成H2，h-ZIS中的空穴被TEOA消耗。與傳統(tǒng)的缺陷捕獲型Pt單點(diǎn)對應(yīng)物相比，h-ZIS光催化劑上突出的Pt單點(diǎn)將H2析出產(chǎn)率提高了2.2倍，達(dá)到17.5 mmol g-1 h-1。實(shí)驗結(jié)果與理論計算表明，Pt0.3-ZIS的高催化性能、長壽命以及H2生成速率的提高歸因于于光催化HER中具有三重作用的原子突起狀Pt原子：1.固定在h-ZIS上的單個Pt原子可以調(diào)整h-ZIS的能帶結(jié)構(gòu)，提供更大的還原驅(qū)動力；2.原子分散的Pt充當(dāng)電子阱以加速電荷分離和傳輸；3.三維突起結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)有效的質(zhì)子和物質(zhì)轉(zhuǎn)移到活性Pt位點(diǎn)和幾乎呈熱中性的ΔG*H。綜上，Pt SS-ZIS中突出的單個Pt原子可以抑制電子-空穴對的復(fù)合并通過有效的質(zhì)子傳質(zhì)產(chǎn)生尖端效應(yīng)以優(yōu)化H的吸附/解吸行為，從而協(xié)同促進(jìn)反應(yīng)熱力學(xué)和動力學(xué)。Protruding Pt Single-sites on Hexagonal ZnIn2S4 to Accelerate Photocatalytic Hydrogen Evolution. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-28995-1
