氢是发展碳中和能源技术最有前途的能源载体之一，光催化制氢已成为一种具有优势的策略；而光催化制氢为了增加氧化半{attr}3130{/attr}中光生空穴的消耗，在反应中添加了牺牲剂，这使得成本和废物(例如CO2)的增加。而基于半导体光催化的选择性有机氧化也是制造重要精细化学品的极具吸引力的方法，故将H2生产与增值有机分子氧化相结合可能是一种具有高原子经济性的策略。基于此，大连理工大学李新勇课题组使用原位冰冻辅助光还原法合成了负载在ZnIn2S4(ZIS)上的金属(Pd, Ru, Pt, Rh, Ir)单原子。其中，PdSA-ZIS表现出最高的光催化活性，可用于从苄胺联产N-亚苄基苄胺和氢气，比ZIS和其他贵金属(Ru、Pt、Rh 和 Ir)单原子或负载Pd纳米颗粒的ZIS的活性要高得多。该催化剂表现出卓越的光催化性能，在可见光照射下可用于联产N-亚苄基苄胺(10.2 mmol g-1 h-1)，选择性为100%和H2(11.1 mmol g-1 h-1)，比原始ZIS高约50倍或PdNPs-ZIS约4倍，也优于其他金属(Ru、Rh、Ir、Pt)单原子负载ZIS。基于结合理论模拟、光辐照-KPFM和TRPL光谱等的系统表征，研究人员证明了Pd单原子可以调节电荷极化以及ZnIn2S4 促进空间电荷分离，降低反应能垒。电子富集在PdSA-ZnS层周围，产生H2的能垒最低，而更多的空穴聚集在InS2层上，用于苄胺的脱氢。研究人员通过受控实验、理论模拟和原位电子自旋共振(ESR)光谱，详细研究了PdSA-ZIS 界面上的协同光催化氧化还原机制，用于苄胺脱氢和H2生产的偶联。这项工作不仅为设计高性能、特别是金属单原子基光催化剂用于氧化有机合成和制氢的协同耦合提供了一种新策略，而且还提出了金属单原子-光催化剂界面上的协同光催化氧化还原机制。Single Pd Atoms Synergistically Manipulating Charge Polarization and Active Sites for Simultaneously Photocatalytic Hydrogen Production and Oxidation of Benzylamine. Nano Energy, 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107045
目前评论：0