1. 文章信息

標(biāo)題：Hierarchical nanohybrid of CuS/NiS2/Ti3C2 heterostructure with boosting charge transfer for efficient photocatalytic hydrogen evolution            

中文標(biāo)題： 基于層級CuS/NiS2/Ti3C2納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高效光催化析氫研究         DOI：10.1016/j.ijhydene.2023.03.369                       

2. 文章鏈接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319923015367?dgcid=author                                

3. 期刊信息

期刊名：  International Journal of Hydrogen Energy          

ISSN：  03603199   

2021年影響因子：  7.139       

分區(qū)信息：   二區(qū)TOP           

涉及研究方向：  光催化          

4. 作者信息：第 一作者是國科大重慶學(xué)院 朱希。通訊作者為  陸文強(qiáng)。

5. 光源型號：CEL-HXF300-T3氙燈

文章簡介：

隨著化學(xué)能源的不斷消耗，各種環(huán)境問題（如全 球變暖、環(huán)境污染等）已經(jīng)對人們的生活產(chǎn)生了巨大的不良影響。在“碳達(dá)峰，碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)下，開發(fā)新型能源例如太陽能、風(fēng)能以及潮汐能等就變得十分必要。全 球的能源危機(jī)也促使科學(xué)家尋找可以替代化石燃料的可再生能源。太陽能是Z 具有潛力的可再生能源，太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲已經(jīng)成為了當(dāng)前的熱門研究課題。在《國家自然科學(xué)基金“十四五”發(fā)展規(guī)劃》第91條提出“圍繞能源高效利用與節(jié)能減排的重大需求以及我國碳減排面臨的巨大挑戰(zhàn)。研究高效低成本制氫/儲氫/加氫。”為了利用好和高效轉(zhuǎn)化太陽能，將MXenes和二維硫化物半導(dǎo)體應(yīng)用于光催化產(chǎn)氫中，這兩種二維半導(dǎo)體材料的帶隙在0.1~3 eV左右，屬于可見光的吸收范圍，因此也是目前光催化產(chǎn)氫的熱點(diǎn)研究材料。

通過摻雜或者引入空位的方式可以增加單組分硫化物的活性，增加其光催化產(chǎn)氫性能，提升光電轉(zhuǎn)化效率。但是單組分的硫化物往往面臨著光生電子與空穴容易復(fù)合的缺陷。因此，構(gòu)造基于硫化物與其他助催化劑，例如氧化物、其他硫化物和磷化物等，構(gòu)造“II型”或“Z型”異質(zhì)結(jié)構(gòu)是一種有效的抑 制光電子-空穴對復(fù)合的方法，從而提升光催化過程中的光電轉(zhuǎn)化效率。

NiS2是一種n型半導(dǎo)體，作為光催化劑對析氫速率具有較低的反應(yīng)勢壘。然而，NiS2的性能仍然受到納米粒子的聚集以及光生電子和空穴的快速復(fù)合的限制。因此，需要與其他硫化物一起構(gòu)建“II型”或“Z型”異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑，以提高析氫速率。CuS具有窄帶隙（~2 eV），可以有效地捕獲可見光。此外，制備方法簡便，原料價格低廉，是一類的優(yōu)異的光催化材料。

此外，在光催化劑中加入高導(dǎo)電二維半導(dǎo)體材料可以實(shí)現(xiàn)光生電子的快速轉(zhuǎn)移。石墨烯、g-C3N4和MXenes是Z 有希望用于光催化反應(yīng)的高導(dǎo)電性二維材料。Z 近，MXenes材料已被用于與其他光催化劑（如氧化物、硫化物和磷化物）結(jié)合，用于光催化析氫。Ti3C2Tx是一類研究Z 廣泛的MXenes材料，具有類似手風(fēng)琴的形態(tài)，具有高導(dǎo)電性、大比表面積、親水性和高可見光吸收性。

在本論文中，通過多步溶劑熱反應(yīng)，依次將NiS2納米粒子和CuS納米針沉積在Ti3C2Tx納米片的表面，創(chuàng)新地制備了三組分CuS/NiS2/Ti3C2Tx分層異質(zhì)結(jié)構(gòu)。在該“II型”CuS/NiS2/Ti3C2Tx體系中，納米針形貌提供了非常多的光催化反應(yīng)位點(diǎn)；NiS2和CuS作為共催化劑形成“II型”異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這會促進(jìn)光生電子的分離和遷移。Ti3C2Tx表現(xiàn)出類似金屬的電子導(dǎo)電性，可以快速傳輸電子。CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)的減小的帶隙說明光吸收會增加，二維材料之間的范德華力也促進(jìn)了光生電子的轉(zhuǎn)移。與純CuS、NiS2和NiS2/Ti3C2Tx相比，CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出Z 高的氫產(chǎn)率為32.66 mmol g-1 h-1。CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)在經(jīng)過4個循環(huán)（一個循環(huán)持續(xù)4 h）后也表現(xiàn)出 97.7% 的析氫保留率。經(jīng)過光催化循環(huán)反應(yīng)后，CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形貌和晶體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化，表明其具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐光腐蝕性能。該工作通過低成本、簡便的制備方法，原位構(gòu)造了多種硫化物CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)?？蓪⒃摲椒☉?yīng)用于其它“Z型”和“Type-II”異質(zhì)結(jié)光催化劑。

圖2 （a）CuS、（b）NiS2、（c）Ti3C2Tx、（d）NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)和（e和f）CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)的SEM圖

圖3 （a和b）CuS、NiS2、NiS2/Ti3C2Tx和CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光催化產(chǎn)氫性能和產(chǎn)氫速率；（c）CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)在紫外-可見光和可見光下的產(chǎn)氫性能；（d和e）CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)在不同pH條件下的光催化產(chǎn)氫性能和產(chǎn)氫速率；（f）CuS/NiS2/Ti3C2Tx異質(zhì)結(jié)構(gòu)的AQY值

產(chǎn)品推薦：CEL-HXF300-T3

 光催化氙燈光源廣泛應(yīng)用于光解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧、CO2還原、光熱催化、光熱協(xié)同、光化學(xué)催化、光化學(xué)合成、光降解污染物、水污染處理、生物光照，光學(xué)檢測、各類模擬日光可見光加速實(shí)驗(yàn)、紫外波段加速實(shí)驗(yàn)等研究領(lǐng)域。

型　　號：CEL-HXF300-T3

產(chǎn)　　地：北京

產(chǎn)品優(yōu)勢：

1.CEL-HXF300-T3燈箱采用Z 新的模塊散熱結(jié)構(gòu)，提高光輸出穩(wěn)定性；

2.T3燈箱與HXF300電源互相兼容，降低升級成本；

3.采用的PE300燈泡用戶可自行快速更換，無需任何的連線拆裝；

4.T3燈箱采用Z 新的光路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)燈泡、散熱、隔離、法蘭等多位同心；

5.T3燈箱采用新的溫控反饋系統(tǒng)，既隔離高壓，又提高準(zhǔn)確度；

6.標(biāo)配的轉(zhuǎn)向鏡頭可以匹配M62、M52全系濾光片，可任意多層疊加濾光片；

7.T3燈箱可以選配電動升降臺LMP400，實(shí)現(xiàn)便捷升降調(diào)節(jié)；

8.可以選配LB70防護(hù)箱體（400*400*700mm，可以同時放兩臺氙燈）。