半导体光催化作为当今研究的一个热点,在追寻高性能的过程中,却总被光腐蚀困扰,极大限制了催化剂寿命,以致影响到性能。然而目前,主要通过阻止光敏催化结合以及添加牺牲剂来延长光催化寿命,收效甚微。
香港理工大学柴扬课题组选择CdS这种高性能的催化剂作为基体材料,在上面转移三层石墨烯作为覆盖层,实现了8倍光催化寿命的提升,同时也让光催化效率提高了2.5倍!如此显著的性能提升是因为石墨烯层不光具有高的光透过率,能够辅助光吸收的特性,并且可以促进界面载流子转移,减少载流子重组。不仅如此,借助石墨烯强的空间位阻效应,石墨烯还能隔绝外界的水与氧,而水氧正是造成光腐蚀的罪魁祸首。之后,他们还通过理论计算证明哪怕石墨烯晶格缺失8个原子,其阻碍能最低也有0.32 eV,水与氧根本无法透过,因而仅仅三层石墨烯就能极好地抵抗光腐蚀!
高性能催化剂CdS与石墨烯间的碰撞也能擦出不一样的火花,对于光腐蚀的成因以及提升机理的解释清晰有据。简单高效的抗光腐蚀成果最终发表在JACS上了!
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