CdS@MoS2异质结催化剂可见光光催化产氢和选择性氧化苯甲醇的耦合反应

• 作者: 曹荣 李培贤 李静君 杨雪 赵慧 闫旭燕 高水英
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: 苯甲醇 选择性氧化 耦合反应 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 电化学阻抗谱 化学物质 电荷分离
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 页码范围: 2239-2250
• 页数: 12页
• 分类号: TQ244.1

摘要

光催化产氢,并同时选择性氧化有机底物、生产高附加值精细化学品,引起了科学家的广泛关注.在本文中,我们报道了一种无贵金属的Cd S@Mo S2异质结光催化剂,在可见光下可以高效地产氢并同时将苯甲醇选择性氧化为苯甲醛.在0.3 mmol苯甲醇底物的条件下,Cd S@Mo S2能够产生4233μmol g^-1h^-1的氢气,比纯的Cd S纳米棒高约53倍,并且苯甲醇选择性氧化为苯甲醛具有很高的选择性;当苯甲醇增加到1.0 m m o l时,产生氢气的量高达9033μmol g^-1h^-1.通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜图像表征,发现p型Mo S2具有花状结构并紧密粘附在n型Cd S半导体纳米棒上,从而形成p-n异质结.作为潜在的Z型光催化剂,Cd S@Mo S2异质结催化剂在可见光下有效地产生和分离电子-空穴对,其中电子用于还原以产生氢气,而空穴则将苯甲醇氧化为苯甲醛.此外,我们提出了光生电荷转移和分离的机理,并通过荧光光谱、电化学阻抗谱、光电流和莫特-肖特基测量进行了验证.结果表明,Cd S@Mo S2异质结具有快速的电荷分离和转移效率,极大地提高了苯甲醇的脱氢性能.这项工作为高性能Z型光催化剂的合理设计,以及利用空穴和电子同时获得两种有价值的化学物质提供了思路.