化石燃料的大量使用使人类面临日益严重的能源危机与环境问题，利用太阳光驱动水分解制备氢气和氧气是发展可再生清洁能源最有应用前景的技术之一。水分解产氧半反应过程复杂，通常需要含贵金属的助催化剂提高催化活性，因此开发高效廉价的助催化剂已成为光催化领域的研究热点。近日，浙江师范大学胡勇教授（点击查看介绍）课题组通过空气氛热处理钴盐和EDTA的混合物，制备了一种性能优于CoOx且具有普适性的非贵金属助催化剂a-Co-E。
研究人员将光催化剂、EDTA-2Na和钴盐均匀混合，利用EDTA与Co离子的配位作用，使Co均匀分散，经空气煅烧后在光催化剂表面转化为无定形的助催化剂a-Co-E。与颗粒形式的CoOx不同，该助催化剂以无定形态包覆在光催化剂表面，不仅充分暴露了Co活性位点，而且与光催化剂紧密接触产生较强的耦合作用，促进光生电子-空穴对高效分离。多种具有可见光响应的铋基半导体(Bi2WO6、Bi2Fe4O9、BiFeO3)做光催化剂，负载a-Co-E的产氧性能均比负载CoOx有明显提高，其中Bi2Fe4O9/a-Co-E性能最好，达到602.7 μmol h-1g-1且具有良好的循环稳定性。紫外可见漫反射、光电流、荧光光谱、电化学阻抗等一系列(光)电化学表征表明a-Co-E做助催化剂比CoOx能更好地增强可见光吸收、更高效地促进光生载流子分离，以及更快的界面电荷转移动力学。该工作为开发新的高活性普适性的无贵金属助催化剂提供了新思路。
这一成果近期发表在Chemical Communications 上，文章的第一作者是浙江师范大学硕士研究生张宏媛和郭长发博士。
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Beyond CoOx: A versatile amorphous cobalt species as an efficient cocatalyst for visible-light-driven photocatalytic water oxidation
Hongyuan Zhang, Changfa Guo, Jiabin Ren, Jiqiang Ning, Yijun Zhong, Ziyang Zhang, Yong Hu
Chem. Commun., 2019, 55, 14050-14053, DOI: 10.1039/c9cc07835e
导师介绍
胡勇
https://www.x-mol.com/university/faculty/14546
https://orcid.org/0000-0003-3777-167X
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