氢气（H2）是一种来源丰富、零碳排放的可再生清洁能源，能量密度高达每千克140兆焦耳，是同质量焦炭、汽油等的2-4倍。目前电解水制氢存在能耗和成本问题。因此，开发绿色、低碳、可持续的太阳能光催化分解水制“绿氢”技术具有重要意义。
2024年4月25日，ACS Catalysis报道了先丰客户通过一步球磨策略制备了一种由少层紫磷烯（VP）、硫化镉（CdS）纳米粒子（NPs）和钯单原子（SAs）组成的多级复合光催化剂。这种光催化剂利用S-型异质结和单原子双重驱动的电荷传输机制，实现了高效的光催化制氢性能。
研究人员通过原位X射线光电子能谱和电子顺磁共振验证了VP/CdS p-n异质结的S型定向电荷转移机制。钯原子与VP/CdS S型异质结的耦合协同实现了超快的电子传输（2.2ps），其中界面Pd-S和Pd-P键作为电子传输通道。
此外，密度泛函理论计算揭示了Pd原子在增强光吸收能力和优化质子吸附热力学中的关键作用。1wt%Pd-5wt%VP/CdS光催化剂在可见光照射下达到了82.5mmol h−1g−1的产氢速率，比CdS NPs提高了54倍，并且在420nm处的表观量子效率（AQE）达到了25.7%。
这项工作展示了S型异质结和单原子有效结合用于促进光催化制氢的高效电荷分离。
文中制备少层紫磷烯使用的紫磷晶体粉末来自先丰纳米。
XF283
紫磷晶体粉末
形态：晶体研磨粉末，具有金属光泽的紫红色或者红棕色小片状粉末或者粉末晶体
文献名称：S-Scheme Heterojunction/Single-Atom Dual-Driven Charge Transport for Photocatalytic Hydrogen Production
DOI:10.1021/acscatal.4c00758
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