济南大学陈其凤团队二维有序无序异相结Z

来源丨AdvancedScienceNews

创新点

以二维ZnO为模板，通过简单的水热法制备具有高度有序ZnO核和高度无序ZnS壳层的二维Z体系ZnS

ZnO异质结构，并成功引入了间隙锌，用于光催化分解水产氢，与单一组分催化剂相比，复合光催化剂具有明显提高的光催化产氢性能。

关键词

二维ZnS

ZnO核壳结构，有序-无序异相结，缺陷，电荷分离效率，光催化产氢图1.有序-无序异相结ZnS

ZnO电荷分离示意图合成Z机制异质结构是提高电荷分离效率进而提高光催化产氢效率的一种有效方式。目前，ZnS

ZnO复合材料已经被广泛研究，但对2D-ZnS

ZnO有序-无序异相结复合材料的报道较少。在二维材料中表面暴露的原子反应活性高，可以很容易地被其他离子取代，从而对材料的理化性质产生重大影响。2D-ZnS

ZnO有序-无序异相结复合材料可能会表现出比更优异的性质。据此，济南大学陈其凤副教授研究团队制备了具有高度有序ZnO核和高度无序ZnS壳层的的二维Z体系ZnS

ZnO异质结构，并成功引入了间隙锌，用于光催化分解水产氢。在这项工作中，研究者以二维ZnO纳米片为模板，以Na2S为硫源，成功合成了二维有序-无序异相结ZnS

ZnO核壳光催化剂，并成功地引入了间隙锌。通过透射和高分辨透射电子显微镜分析得到，合成的ZnS

ZnO复合材料为核壳结构，而且其内部为高度有序的ZnO核，外部被高度无序的ZnS壳层包覆，这种结构可以促进电荷载流子的分离效率，从而提高光催化产氢效率。通过X射线光电子能谱、荧光光谱、电子顺磁共振确定间隙锌的存在，间隙锌是ZnO纳米片表面的氧原子被半径更大的硫原子取代后为保持平衡而产生的。通过改变ZnO与Na2S的比例8:1，6:1，4:1，得到具有不同ZnS壳层厚度的ZnS

ZnO核壳结构，分析发现当ZnO/Na2S比例为6:1时，ZnS壳层厚度为8nm，此时光催化产氢活性最高。通过改变反应温度与时间，可以调控缺陷浓度，改变表面活性位点的数量，从而影响光催化产氢效率，分析发现最佳反应温度为60°C，最佳反应时间为6h。而且通过光催化产氢机理分析，ZnO与ZnS之间形成的是Z体系有序-无序异相结。该体系为制备二维光催化产氢复合材料提供了一种新思路。

相关结果发表在ChemNanoMat(DOI:10./cnma.)上，文章第一作者为济南大学硕士研究生栾庆瑞

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