MC镁瑞臣论文奖励丨江西师范大学：包林萍、Sajjad Ali凭借使用我们MC镁瑞臣的产品，发表了最新研究成果！
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第一作者：包林萍、Sajjad Ali
通讯作者：曾超、杨腾、韦岳长、周英棠
Cite This: ACS Nano 2024, 18, 5878−5889
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12773
影响因子：17.1
1、催化剂制备：将所制备的ZnS超声分散于水中，加入一定量的CuCl，经过水浴反应得到Cu掺杂ZnS光催化材料。
2、催化剂性能测试：将催化剂分散于0.35 M Na2S-0.25 M Na2SO3水溶液中，将溶液转移至反应器。经过反复抽真空后，光照，用气相色谱检测氢气生成量。
2024年2月，ACS NANO杂志在线发表了江西师范大学在光催化分解水产氢领域的最新研究成果。该工作报道了具有原子铜掺杂梯度分布和伴随硫空位的高效析氢全光谱ZnS光催化剂。
论文第一作者为：包林萍、Sajjad Ali
论文通讯作者为：曾超、杨腾、韦岳长、周英棠
光催化分解水析氢技术在解决全球能源危机方面具有巨大的潜力，但其效率仍未达到实际应用的基本标准。目前所研究的光催化剂大多数结构都是不稳定的，缺陷在光催化过程中甚至在空气中都会逐渐消失。因此，最大化光催化剂的活性和稳定性需要引入稳定的表面缺陷，同时最小化体积缺陷。杂原子掺杂与稳定缺陷可以实现良好的掺杂与缺陷工程协同效应。
与一般的均相掺杂相比，元素表面梯度掺杂在材料上引起了不均匀的成分分布，导致了一个定向的内置电场，促进了载流子的分离和迁移。此外，将掺杂原子缩小为单原子可以进一步提高催化剂的活性。
ZnS是一种众所周知的析氢光催化剂，由于其在光激发下快速产生电荷和良好的被激发电子还原能力而具有高活性。由于Cu+在ZnS中具有较低的价态和与Zn2+不同的半径，因此Cu+在ZnS中掺杂会引起阴离子空位以维持静电平衡。我们将Cu+掺杂进硫化锌中，结果表明Cu+和S空位的协同效应可以显著增强硫化锌的光催化活性和稳定性。这项工作为通过杂原子表面梯度掺杂以及伴随的空位来开发高性能光催化剂提供了一个原型。
本文所用设备
小镁第五代光催化系统
催化剂制备：将所制备的ZnS超声分散于水中，加入一定量的CuCl，经过水浴反应得到Cu掺杂ZnS光催化材料。
光催化领域中一个很少讨论的现象材料涉及梯度分布掺杂剂和缺陷的存在从内部到表面。这个有趣的特点是在ZnS的情况下通过引入原子成功实现单价铜离子（Cu+)以及同时存在的硫空位（Vs）在表示为G-CZS1−x的光催化剂中。通过的合作行动这些原子Cu掺杂剂和Vs，G-CZS1−x显著扩展了其光吸收范围涵盖全光谱（200−2100 nm），从而提高了太阳能利用能力。此更改增强了电荷分离效率和优化Δ（H*）（氢的自由能吸附）以接近0eV进行析氢反应（HER）。它是值得注意的是，表面暴露的原子Cu和Vs都是光催化。G-CZS1−x表现出1.01 mmol的显著析氢率h−1，在没有助催化剂的情况下。此性能超过了先前报道的光催化剂，表现出大约25倍于ZnS和5倍于H-CZS1−x的均匀性等含量Cu掺杂剂和Vs的分布。与G-CZS1−x相反，H-CZS1−x在Cu位点上的H吸附（ΔG（H*）=−1.22 eV）过强，无法抑制H2的释放，H-CZS1−x的电荷分离效率为相对缓慢，揭示了掺杂剂和缺陷的梯度分布模型对活性增强的积极作用。这项工作强调了原子掺杂剂和缺陷在提高光活性方面的协同作用，以及用于光催化的掺杂剂和缺陷的可控分布模型。
A Full-Spectrum ZnS Photocatalyst with Gradient Distribution of Atomic Copper Dopants and Concomitant Sulfur Vacancies for Highly Efficient Hydrogen Evolution
Cite This: ACS Nano 2024, 18, 5878−5889
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12773
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