Enhanced O_(2) adsorption at Au sites and improved H_(2)O_(2) production  

通过电子结构调控增强Au助催化剂对光催化过氧化氢的生产

作　　者：Xuejiao Wang Kezhen Qi Kaiqiang Xu 王雪娇;戚克振;许凯强(大理大学药学院,云南大理671000;上海应用技术大学化学与环境工程学院,上海201418)

机构地区：[1]College of Pharmacy,Dali University,Dali 671000,Yunnan,China [2]School of Chemical and Environmental Engineering,Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418,China

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2025年第3期1-4,共4页催化学报(英文)

基　　金：云南省科技项目(202305AF150116);国家自然科学基金(52272287).

摘　　要：Solar-driven H_(2)O_(2) production through artificial photosynthesis presents a promising alternative to anthraquinone,given its lower energy consumption and eco-friendly nature[1-3].However,its catalytic performance is severely restricted by the inefficient separation of photogenerated carriers and interface reactions[4,5].过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种用途广泛的绿色化学品,被广泛应用于漂白行业、废水处理、杀菌行业和化学工业.与能耗高、副产物有毒的传统蒽醌法相比,在半导体光催化剂上还原O_(2)生成H_(2)O_(2)的人工光合作用因能耗低、安全环保而得到广泛发展.目前,在提高光催化剂催化活性的策略中,助剂修饰不仅有效促进光生载流子的分离和转移,还能提供活性位点促进表面氧还原反应,因而受到广泛关注.然而,目前助剂通常存在活性位点与吸附的O_(2)之间电子构型不匹配的问题,导致O_(2)吸附过强或过弱,H_(2)O_(2)生成动力学缓慢.因此,通过精确调控助催化剂活性位点的电子结构以优化O_(2)吸附行为,并系统阐明活性位点O_(2)吸附强度与光催化活性之间的构效关系,对突破光催化H_(2)O_(2)合成效率瓶颈具有重要理论价值和实践意义.Au助剂是一种具有潜在应用前景的材料.然而,目前Au助剂由于其固有的弱O_(2)吸附特性,导致合成H_(2)O_(2)的产量受到限制.针对这些问题,该工作(Nat.Commun.,2024,15,3212)报道了一种通过调控电子结构形成缺电子Au^(δ+)位点来增强O_(2)在Au位点的吸附并提高H_(2)O_(2)产量的策略.简要通过两步路线合成了高效的TiO_(2)/MoS_(x)-Au光催化剂,包括初始沉积MoS_(x)到TiO_(2)表面和随后通过S-Au强的相互作用选择性光沉积Au到MoS_(x)表面.形貌结构表征分析证实,在TiO_(2)/MoS_(x)-Au光催化剂中,MoS_(x)纳米颗粒均匀分散在TiO_(2)表面,而Au纳米颗粒通过S-Au的强相互作用,在MoS_(x)助剂上原位生成.光催化性能测试结果表明,TiO_(2)/MoS_(x)-Au光催化剂实现了超高的H_(2)O_(2)产率(30.44 mmol g^(-1)h^(-1)),分别是TiO_(2)和TiO_(2)/Au的25.4倍和1.3倍,并实现了较高的表观量子效率(AQY=7.2%,365 nm).密度泛函理论计算和X射线光电子能谱(XPS)分析证实了引入MoS_(x)后,Au助催化剂上的自由电子减少形成缺电子Au^(δ+)位点,

关 键 词：photogenerated carriers Artificial photosynthesis o adsorption interface reactions H O production Photogenerated carriers 

分 类 号：O643.3[理学—物理化学]