单原子Cu修饰ZnIn2S4光催化剂

可见光产氢70.58 mmol·g⁻¹·h⁻¹

通过低价阳离子掺杂和浸出，在同一材料中同时引入Cu单原子、Cu+掺杂和多种缺陷，形成局域电场加速光生载流子分离，显著提升光催化析氢性能。

Wang, Xuehua · Shi, Tianyu · Wang, Xianghu · 李桂村 · 王雷 · Jianfeng, Huang · 孟阿 · 李镇江

Applied Catalysis B: Environmental 2024

具体参数

可见光析氢速率

{'zh': '70.58', 'en': '70.58'} mmol·g⁻¹·h⁻¹

表观量子效率（420 nm）

{'zh': '12.24', 'en': '12.24'} %

技术优势

一步引入多重结构

通过低价阳离子掺杂和浸出的简单步骤，同时实现Cu单原子、Cu⁺掺杂及多种缺陷的构筑，省去多步复杂流程。

局域电场分离电荷

Cu掺杂和空位簇形成贫电子区，S空位和Cu单原子形成富电子区，形成局域电场作为电子受体/供体中心加速载流子转移。

可见光产氢高效

优化后的RCu-ZIS在可见光驱动下产氢速率达70.58 mmol·g⁻¹·h⁻¹，420 nm处表观量子效率为12.24%。

应用场景

• 光催化析氢：直接替代贵金属助催化剂，降低产氢成本。
• 光催化水分解：无需外加电场即可高效分解水制氢。
• 太阳能燃料：利用可见光将太阳能转化为可储存的氢能。
• 单原子助催化剂：提供单原子Cu助催化剂与缺陷协同的范例。
• 缺陷工程光催化剂：通过缺陷工程构建局域电场，加速电荷分离。