三氧化鎢複合光催化劑用于高效光催化制氫

據悉，華東理工大學研究者成功製備了一種負載于碳布（CT）表面上的Z型异質結複合光催化劑（WCd-CT），該光催化劑無需額外電子傳輸介質，幷且能有效提高光生載流子的分離效率。該研究成果爲可回收利用的光催化劑的開發提供了新思路，對未來光催化劑的實際應用具有積極的影響。

衆所周知，氫氣是一種高能燃料，具有來源廣泛、燃燒熱值高、産物（水）無污染和易于存儲等優點，因而成爲低碳轉型的一個重要方向。但由于現有生産技術的不成熟，目前我國氫氣存在供不應求和價格偏高的情况，這嚴重阻礙了我國氫能産業的發展。

光催化分解水制氫法是目前最受研究者歡迎的一種制氫技術，具有經濟和環境效益。然而，目前光催化分解水制氫研究的主要挑戰之一是發現廉價、高活性、良好化學穩定性和長使用壽命的光催化劑，能够同時利用太陽光譜的可見光和紫外部分。

硫化鎘（CdS）是一種常用光敏電阻材料，具有合適的帶隙和理想的導帶位置，已被廣泛研究用于光催化制氫中。然而，由于CdS存在光生電子-空穴對複合率高和嚴重的光腐蝕現象，純CdS在實際應用中受到嚴重限制。

爲了彌補純CdS材料的不足和解决傳統光催化劑回收困難的問題，華東理工大學研究者在碳布爲基底材的情况下，在CdS和三氧化鎢（WO3）之間設計了Z型結構，以提高光生載流子的分離效率。

研究表明，與單負載CdS碳布（Cd-CT）光催化劑和單負載WO3碳布（W-CT）光催化劑相比，Z型CdS/WO3複合光催化劑具有更高的光催化産氫速率，主要是歸因于WO3和CdS的緊密結合，極大地促進了光生電子和空穴的分離，從而使更多的電子可以遷移到表面參與光催化分解水生成氫氣。

該研究成果已以“Z-scheme CdS/WO3 on a carbon cloth enabling effective hydrogen evolution”爲題發表在Frontiera in Energy上。

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