α-In₂Se₃/砷烯异质结

直接Z型光解水

一种范德华异质结光催化剂，通过直接Z型电荷转移路径抑制电子-空穴复合，同时保持驱动水分解氧化还原反应的合适带边电位。

Lu, Qiang · Zhang, Lianlian · Tong-Tong, Xu · Bin-Yuan, Zhang · Gong, Weijiang

Surfaces and Interfaces 2023

参数信息

光解水制氢效率（STH）

57.08 %

光解水制氢效率（STH）

24.67 %

技术优势

抑制电子-空穴复合

直接Z型电荷转移机制将光生电子和空穴分别局域在不同单层中，空间分离降低复合概率，从而保持高氧化还原活性。

光解水制氢效率大幅提升

A₁构型的STH效率达到57.08%，是单独α-In₂Se₃（18.39%）的3倍以上，是砷烯（6.05%）的9倍以上。

HER和OER催化活性优异

通过计算水分解中间反应物的吉布斯自由能，证实α-In₂Se₃/砷烯异质结对析氢反应和析氧反应均表现出优异的催化性能。

应用场景

• 光催化产氢：提供高效光解水制氢催化剂，直接利用太阳能生产氢气。
• 绿氢制备：通过光催化水分解实现无碳排放的绿氢制备，替代化石燃料制氢。
• 二维光催化材料：作为二维光催化材料，利用其大比表面积和可调带隙提高光催化活性。
• 范德华异质结：利用范德华异质结的界面设计实现直接Z型电荷转移，优化光生载流子分离。
• 太阳能燃料：将太阳能转化为氢燃料，为太阳能燃料的合成提供高效途径。