近日，广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室开放基金项目获得者唐量研究员在Chemical Engineering Journal期刊上发表了题为Construction of Heterojunction Bi/Bi₅O₇I/Sn₃O₄ for Efficient Noble-Metal-Free Z-scheme Photocatalytic H₂ Evolution的文章。这项研究展示了其在光催化析氢方面的研究进展。

在过去的几十年中，对光催化剂的设计进行了大量研究，它可以有效地将太阳能转化为氢。异质结构纳米材料已经被证明有效的光催化析氢结构，如g-C3N4，、ZnO和CdS的二元杂化结构。然而，这些二元杂化纳米材料的析氢效率仍然受到光生电子-空穴对高重组的限制。贵金属沉积在半导体光催化剂表面的作为助催化剂可以减少电荷载体的复合，从而提高析氢效率。然而，由于贵金属稀少且昂贵，因此它们不太可能用于实际应用中。因此，开发不含贵金属的高性能异质结光催化剂仍然具有挑战性。在这项研究中，团队通过一种巧妙的方式构建了一种不含贵金属的Bi/Bi₅O₇I/Sn₃O₄三元光催化剂，它可以达到与贵金属相当甚至更好的性能。

Bi₅O₇I和Sn₃O₄由于匹配的带结构构成直接Z型异质结，进一步提高了电子和空穴的分离效率，大大提高了Sn₃O₄的产氢性能。 此外，具有均匀分布的金属Bi实现了优异的H₂析出活性，这不仅延长了光吸收范围，而且还充当助催化剂以进一步改善析氢。这项工作提供了一种设计用于无贵金属光催化析氢的新方法。

上述研究工作得到了广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室（No. 2017B030301012）的支持。

作者简介：唐量，博士，现为上海大学环境与化学工程学院研究员、任有机复合污染控制工程教育部重点实验室副主任。主要从事环境污染及其控制技术的研究工作，研究方向为持久性有机污染物的环境行为及相关高级氧化技术。其中包括环境化学、有机污染物光降解特性分析、环境功能材料催化氧化效应等方面研究工作。迄今已发表主要学术论文80余篇，被SCI收录60余篇，其中包括Advanced Energy Materials、Angewandte Chemie、Small、Applied Catalysis B: Environmental、Applied Surface Science等期刊收录学术论文。

论文信息及链接：L. Xu, W-q. Chen, S-q. Ke, S. Zhang, M. Zhu, Y. Zhang, W-y. Shi, S. Horike, L. Tang, Construction of Heterojunction Bi/Bi5O7I/Sn3O4 for Efficient Noble-Metal-Free Z-scheme Photocatalytic H2 Evolution, Chemical Engineering Journal (2019), doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122810