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Single-Atom Pt Loaded Zinc Vacancies ZnO–ZnS Induced Type-V Electron Transport for Efficiency Photocatalytic H2 Evolution
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2021-09-17 , DOI: 10.1002/solr.202100536 Yujie Liu 1 , Qiaohong Zhu 1 , Muhammad Tayyab 1 , Liang Zhou 2 , Juying Lei 2 , Jinlong Zhang 1, 3
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2021-09-17 , DOI: 10.1002/solr.202100536 Yujie Liu 1 , Qiaohong Zhu 1 , Muhammad Tayyab 1 , Liang Zhou 2 , Juying Lei 2 , Jinlong Zhang 1, 3
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Semiconductor supported noble metal nanoparticles are widely used in H2 evolution. Due to the high cost and low catalytic efficiency of noble metals, single-atom catalysts (SACs) are considered as very potential materials to overcome these shortcomings. Herein, the construction of the ZnO–ZnS heterojunction with an excess amount of Zn vacancies promotes the separation of charge carriers and improves the utilization of electrons. Meanwhile, the zinc vacancies on ZnS provide effective anchor sites for Pt atoms, which is beneficial to obtain highly dispersed single Pt atoms catalyst (ZOS-SAPt). Due to the formation of an intermediate energy level by zinc vacancies, the introduction of Pt single atoms promotes the novel type-V electron transport from the conduction band of ZnO to the intermediate energy level and then to the Pt atom. The type-V electron transport not only retains the high reduction potential of photogenerated electrons, but also avoids the loss of carriers. The resultant ZOS-SAPt shows outstanding photocatalytic performance for H2 evolution under simulated sunlight, reaching 9.6 mmol g−1 h−1, which is 201 times that of ZnO–ZnS. These results provide important information for further development of photocatalysts.
中文翻译：
单原子 Pt 负载锌空位 ZnO-ZnS 诱导 V 型电子传输以提高光催化 H2 析出的效率
半导体负载的贵金属纳米粒子广泛应用于 H 2进化。由于贵金属的高成本和低催化效率，单原子催化剂（SAC）被认为是克服这些缺点的非常有潜力的材料。在此，具有过量锌空位的 ZnO-ZnS 异质结的构建促进了电荷载流子的分离并提高了电子的利用率。同时，ZnS上的锌空位为Pt原子提供了有效的锚定位点，有利于获得高度分散的单Pt原子催化剂（ZOS-SAPt）。由于锌空位形成中间能级，Pt单原子的引入促进了新型V型电子从ZnO导带到中间能级再到Pt原子的传输。V型电子传输不仅保留了光生电子的高还原电位，而且避免了载流子的损失。所得的 ZOS-SAPt 对 H 具有出色的光催化性能2在模拟阳光下的演化，达到 9.6 mmol g -1 h -1，是 ZnO-ZnS 的 201 倍。这些结果为进一步开发光催化剂提供了重要信息。
更新日期：2021-11-04
中文翻译：
单原子 Pt 负载锌空位 ZnO-ZnS 诱导 V 型电子传输以提高光催化 H2 析出的效率
半导体负载的贵金属纳米粒子广泛应用于 H 2进化。由于贵金属的高成本和低催化效率，单原子催化剂（SAC）被认为是克服这些缺点的非常有潜力的材料。在此，具有过量锌空位的 ZnO-ZnS 异质结的构建促进了电荷载流子的分离并提高了电子的利用率。同时，ZnS上的锌空位为Pt原子提供了有效的锚定位点，有利于获得高度分散的单Pt原子催化剂（ZOS-SAPt）。由于锌空位形成中间能级，Pt单原子的引入促进了新型V型电子从ZnO导带到中间能级再到Pt原子的传输。V型电子传输不仅保留了光生电子的高还原电位，而且避免了载流子的损失。所得的 ZOS-SAPt 对 H 具有出色的光催化性能2在模拟阳光下的演化，达到 9.6 mmol g -1 h -1，是 ZnO-ZnS 的 201 倍。这些结果为进一步开发光催化剂提供了重要信息。
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