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半导体量子点和碳点基零维/二维异质结光催化剂构筑及应用

2021-09-03张栋琪倪俊朋陈启涛刘艳红李丽霞毛宝东

发光学报 2021年8期

张栋琪,倪俊朋,陈启涛,刘艳红*,李丽霞,毛宝东*

(1. 江苏大学 化学与化工学院,江苏 镇江 212013; 2. 江苏大学 环境与安全工程学院,江苏 镇江 212013)

1 引 言

随着整个世界工业的迅猛发展以及人类社会的日益进步,传统化石燃料的使用造成可利用资源持续减少,环境受到严重污染并逐渐恶化,海平面持续上升等一系列问题[1-2]。氢能作为公认的清洁能源,受到了越来越多研究者的关注。氢能除了具有资源丰富、燃烧性能好和热值高等特点以外,还具有环保性能好、经济效益高和用途广泛等特点[3]。当前制氢途径主要分为化石燃料重整、氯碱工业副产氢、电解水制氢和生物质新型制氢等,但是都受限于过高的成本和较低的效率[4]。近年来,光解水产氢技术可以通过太阳光驱动光催化剂产生光生电子并进行反应生成氢气,而太阳光作为取之不尽的自然能源,在一定程度上可以改善能源危机和环境问题。

为了更好地利用太阳光谱中43%的可见光,可见光响应的窄带隙材料的研究受到了研究人员的广泛关注。其中,量子点具有量子限域效应、比表面积大和可见光区消光系数高等独特特性而被广泛应用于光催化领域。然而,传统量子点基光催化剂由于容易发生团聚、稳定性差而限制了其光催化性能。解决这些问题的主要途径之一是将量子点负载到超薄的二维纳米片上,形成零维/二维(0D/2D)纳米复合材料,两部分之间的相互作用可以使量子点更加均匀分散和稳定,而2D纳米材料促进的电荷转移可以有效改善电荷分离和迁移,从而抑制光生载流子的复合。……

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