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J-GLOBAL ID：202202276845695936   整理番号：22A0988815

1D/2DTiO2/ZnIn2S4S型ヘテロ接合光触媒とその高効率水素製造性能【JST・京大機械翻訳】

1D/2D TiO2/ZnIn2S4 S-scheme heterojunction photocatalyst for efficient hydrogen evolution

著者 (6件)： Li Jinmao (湖北大学材料科学与工程学院, 有机化工新材料省部共建協同創新中心,功能材料緑色制備与応用教育部重点実験室, 湖北武漢430062;湖北師范大学化学化工学院, 汚染物分析与資源化技術湖北省重点実験室,湖北黄石435002) ,  Wu Congcong (湖北大学材料科学与工程学院, 有机化工新材料省部共建協同創新中心,功能材料緑色制備与応用教育部重点実験室, 湖北武漢430062) ,  Li Jin (湖北大学材料科学与工程学院, 有机化工新材料省部共建協同創新中心,功能材料緑色制備与応用教育部重点実験室, 湖北武漢430062) ,  Dong Binghai (湖北大学材料科学与工程学院, 有机化工新材料省部共建協同創新中心,功能材料緑色制備与応用教育部重点実験室, 湖北武漢430062) ,  Zhao Li (湖北大学材料科学与工程学院, 有机化工新材料省部共建協同創新中心,功能材料緑色制備与応用教育部重点実験室, 湖北武漢430062) ,  Wang Shimin (湖北大学材料科学与工程学院, 有机化工新材料省部共建協同創新中心,功能材料緑色制備与応用教育部重点実験室, 湖北武漢430062)
資料名： Cuihua Xuebao  (Cuihua Xuebao)
号： 2  ページ： 339-349  発行年： 2022年 
JST資料番号： B0927B  ISSN： 0253-9837  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 中国 (CHN)  言語： 中国語 (ZH)

抄録/ポイント： 半導体触媒による太陽光分解水による水素製造は人類が直面する環境問題とエネルギー危機を解決する有効な方法と考えられる。多くの半導体光触媒の中で、TiO2はその良好な光化学安定性、無毒性、豊富な形態及び安価な価格のため、光触媒水素製造分野で注目されている。しかし、TiO2の内在的欠陥、例えば広いバンドギャップ、狭い光応答範囲、光生成電子正孔対の快速再結合は、その太陽水素製造効率を大きく制限する。ヘテロ接合構造の構築は、以上の問題を解決する有効な方法と考えられ、TiO2ともう一つの半導体との再結合により、太陽光の吸収範囲を高め、光生成電子正孔対の再結合速度を下げることができる。しかし、成功するヘテロ接合構造は上述の要求を満たすだけではなく、ヘテロ接合触媒系における光生成電子と正孔の酸化還元能力を保留する必要がある。研究により、S型ヘテロ接合は2つの適当なバンド構造を持つ半導体を結合させ、フェルミ準位の違いにより、二つの半導体の間に電子伝達が発生し、それによってバンド曲がりを引き起こし、内蔵電場を形成することが分かった。照明条件下で,弱い還元力を有する光生成電子は,内部電場とバンド曲がりの作用下で,弱い酸化能力の光生成正孔と再結合し,ヘテロ接合触媒系における各半導体内部の光生成キャリアの効率的分離の目標を達成した。同時に、ヘテロ接合触媒系における強い酸化能力と強い還元能力の光生成電子と正孔を保留し、さらに光触媒活性の向上を実現した。本論文では,TiO2ナノファイバ表面に,強い還元能力と可視光応答特性をもつ半導体(ZnIn2S4)をその場で成長させ,1D/2DTiO2/ZnIn2S4Sヘテロ接合光触媒を構築した。最適比率のTiO2/ZnIn2S4複合材料は優れた光触媒水素発生活性(6.03mmol/h/g)を示し、純TiO2と純ZnIn2S4の水素発生活性の3.7倍と2倍である。TiO2/ZnIn2S4複合材料の光触媒活性の向上は、緊密なヘテロ接合界面、光生成キャリアの有効分離、豊富な反応性サイト及び増強された光吸収能力に帰せられる。その場XPSとDFT計算により、ヘテロ接合内部の光生成電子の転移メカニズムを研究した。その結果,TiO2からZnIn2S4への電子の遷移は,TiO2とZnIn2S4の内部光生成キャリアの効率的分離が,光の下で,TiO2からZnIn2S4への遷移機構に従うことを示した。強い還元能力を持つZnIn2S4価電子と強い酸化能力を持つTiO2伝導帯正孔を保留し、光触媒水素発生効率を著しく向上させた。まとめると、本文で調製したTiO2/ZnIn2S4S型ヘテロ接合光触媒はTiO2の光触媒水素製造分野で直面する多くの障害をよく克服し、高効率ヘテロ接合光触媒の設計と作製に新たな考え方を提供した。Data from Wanfang. Translated by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *ヘテロ接合 ,  再結合 ,  正孔 ,  電場 ,  半導体 ,  光吸収 ,  光生成 ,  *製造 ,  *生産 ,  触媒活性 ,  伝導バンド ,  太陽光 ,  可視光 ,  *光触媒 ,  バンドギャップ
準シソーラス用語： *水素製造 ,  *二酸化チタン ,  光触媒活性 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： S-scheme heterojunction ,  TiO2 ,  ZnIn2S4 ,  1D/2D ,  Photocatalytic hydrogen evolution

分類 (1件)： 光化学一般  (CB08010U)

タイトルに関連する用語 (4件)： 1D ,  ヘテロ接合光触媒 ,  高効率 ,  水素製造