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Black Phosphorus Sensitized TiO2 Mesocrystal Photocatalyst for Hydrogen Evolution with Visible and Near-Infrared Light Irradiation
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2019-03-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.8b05081 Ossama Elbanna 1 , Mingshan Zhu 1 , Mamoru Fujitsuka 1 , Tetsuro Majima 1
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2019-03-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.8b05081 Ossama Elbanna 1 , Mingshan Zhu 1 , Mamoru Fujitsuka 1 , Tetsuro Majima 1
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Wide absorption from the ultraviolet (UV) to near-infrared (NIR) region and enhanced charge separation are two main requirements for promising semiconductor photocatalysts. Here, we studied visible–NIR-driven photocatalytic hydrogen evolution over black phosphorus nanosheets/TiO2 mesocrystals loaded with a Pt heterostructure (BP NS/Pt (3 wt %)/TMC ). BP NS/Pt (3 wt %)/TMC can harvest photons from UV to NIR and simultaneously has enhanced charge separation to increase the generation of electrons for photocatalytic reduction of water. BP NS/Pt (3 wt %)/TMC exhibited photocatalytic H2 evolution rates of 1.9 and 0.41 μmol h–1 under visible (λ > 420 nm (420–1800 nm)) and NIR (λ > 780 nm (780–1800 nm)) irradiation, respectively, in comparison with 0.3 and 0.10 μmol h–1 for BP NS/Pt (3 wt %)/P25. Moreover, a comparative study was made to examine the effect of thickness of BP NS on the photocatalytic H2 evolution. Femtosecond time-resolved diffuse reflectance spectroscopy (fs-TRDRS) was integrated together with photoelectrochemical measurement to shed light on the importance of charge transfer and separation, confirming that decreasing the thickness of BP NS enhances electron injection from BP NS to TMC to increase the photocatalytic activity.
中文翻译：
黑色磷敏化的TiO 2介晶光催化剂在可见光和近红外光照射下析氢
从紫外线（UV）到近红外（NIR）区域的广泛吸收和增强的电荷分离是有前途的半导体光催化剂的两个主要要求。在这里，我们研究了可见光–NIR驱动的在负载有Pt异质结构（BP NS / Pt（3 wt％）/ TMC）的黑色磷纳米片/ TiO 2介晶上的光催化氢演化。BP NS / Pt（3 wt％）/ TMC可以从UV到NIR收集光子，同时具有增强的电荷分离能力，从而增加了电子的产生，从而可以光催化还原水。BP NS / Pt（3 wt％）/ TMC的光催化H 2析出速率分别为1.9和0.41μmolh –1下可见（λ> 420nm的（420-1800纳米））和近红外（λ> 780毫微米（780-1800纳米））的照射，分别在0.3和0.10微摩尔ħ比较-1为BP NS /铂（3重量％）/ P25。此外，进行了一项比较研究，以检查BP NS厚度对光催化H 2析出的影响。飞秒时间分辨漫反射光谱（fs-TRDRS）与光电化学测量相结合，以阐明电荷转移和分离的重要性，从而证实减小BP NS的厚度会增强从BP NS到TMC的电子注入，从而增加光催化作用活动。
更新日期：2019-03-07
中文翻译：
黑色磷敏化的TiO 2介晶光催化剂在可见光和近红外光照射下析氢
从紫外线（UV）到近红外（NIR）区域的广泛吸收和增强的电荷分离是有前途的半导体光催化剂的两个主要要求。在这里，我们研究了可见光–NIR驱动的在负载有Pt异质结构（BP NS / Pt（3 wt％）/ TMC）的黑色磷纳米片/ TiO 2介晶上的光催化氢演化。BP NS / Pt（3 wt％）/ TMC可以从UV到NIR收集光子，同时具有增强的电荷分离能力，从而增加了电子的产生，从而可以光催化还原水。BP NS / Pt（3 wt％）/ TMC的光催化H 2析出速率分别为1.9和0.41μmolh –1下可见（λ> 420nm的（420-1800纳米））和近红外（λ> 780毫微米（780-1800纳米））的照射，分别在0.3和0.10微摩尔ħ比较-1为BP NS /铂（3重量％）/ P25。此外，进行了一项比较研究，以检查BP NS厚度对光催化H 2析出的影响。飞秒时间分辨漫反射光谱（fs-TRDRS）与光电化学测量相结合，以阐明电荷转移和分离的重要性，从而证实减小BP NS的厚度会增强从BP NS到TMC的电子注入，从而增加光催化作用活动。
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