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近日，青島科技大學(xué)材料學(xué)院李鎮(zhèn)江泰山學(xué)者團(tuán)隊在國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》（中科院一區(qū)TOP，IF = 18.5）發(fā)表了題為“Dual Electric Field Coupling with Tunable Schottky Barrier Synergistically Regulating Electronic Configuration in CoP@Ni-CdS Heterojunction for Efficient Photocatalytic H₂Evolution”的研究論文（https://doi.org/10.1002/adfm.202412527）。材料學(xué)院博士生張新磊為第一作者，李鎮(zhèn)江教授和孟阿蘭教授為論文的通訊作者，青島科技大學(xué)為唯一通訊單位。

基于半導(dǎo)體光催化分解水制氫技術(shù)將取之不盡用之不竭的太陽能直接轉(zhuǎn)化為環(huán)境友好的氫能，有望克服日益增長的能源需求和環(huán)境污染危機(jī)問題。CdS光催化劑具有合適的帶隙、能帶結(jié)構(gòu)，并滿足將質(zhì)子還原為氫氣的熱力學(xué)要求。然而，純CdS的光催化活性往往受到光生電子-空穴對的嚴(yán)重復(fù)合以及對H₂O分子和H^*中間體的不合適的吸脫附性限制。為解決以上問題，本研究在CdS納米棒中摻雜磁性Ni元素并負(fù)載CoP納米顆粒構(gòu)建了具有串聯(lián)雙電場的肖特基異質(zhì)結(jié)光催化劑。系列實驗和理論計算證實原子分散的Ni原子以Ni-S-Cd配位形式摻雜到CdS的晶格中，引起了CdS晶格畸變，增大其分子偶極矩，進(jìn)而誘導(dǎo)自旋極化電場的形成；并且磁性Ni原子的摻雜增大了CdS與CoP的費米能級差，有助于增強(qiáng)內(nèi)建界面電場強(qiáng)度。自旋極化電場與增強(qiáng)的內(nèi)建界面電場協(xié)同加速光生電荷分離與遷移動力學(xué)，并優(yōu)化活性位點的電子構(gòu)型，加速析氫反應(yīng)動力學(xué)，從而實現(xiàn)高效的光催化析氫。

本課題研究得到了國家自然科學(xué)基金、泰山學(xué)者人才工程及山東省自然科學(xué)基金等項目的資助。