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Phase-controllable NixMoyPz dual-cocatalyst regulates electron transfer for enhanced photocatalytic hydrogen evolution

光催化 电子转移 化学计量学 离解(化学) 材料科学 异质结 化学工程 光化学 电子 化学 物理化学 光电子学 物理 催化作用 有机化学 工程类 生物化学 量子力学
作者
Xin Zhang,Manyi Gao,Longyu Qiu,Weiwei Yang,Yongsheng Yu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:465: 142747-142747 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142747
摘要

The rational design and construction of low-cost nickel molybdenum phosphides (NixMoyPz) cocatalysts for hydrogen evolution have aroused wide concern in recent years. However, NixMoyPz involves so many stoichiometric compositions with various crystal phase, thus, fabricating NixMoyPz with excellent hydrogen evolution activity and revealing their intrinsic mechanism at atomic level become crucial problems. Herein, a novel phase-controllable phosphating method by reasonably introducing various amounts of PH3 deriving from red phosphorus is firstly proposed to synthesize NiMoP/ZnxCd1-xS (NMP/ZCS), NiMoP/NiMoP2/ZnxCd1-xS (NMPP2/ZCS) and NiMoP2/ZnxCd1-xS (NMP2/ZCS) photocatalysts. The experimental and theoretical results reveal that this novel NMPP2 dual-cocatalyst maximumly accelerates photoelectrons transfer into the outmost layer of NMP2 component, meanwhile, under the intense synergy among NiMoP and NiMoP2 components, NMPP2 dual-cocatalyst further promotes the dissociation of H2O and the desorption of hydrogen proton. Accordingly, the optimized NMPP2/ZCS heterojunction reveals the best photocatalytic hydrogen evolution (PHE) efficiency of 83.54 mmol h−1 g−1 without an evident decrease after 6 cycles of photocatalytic tests in the Na2S-Na2SO3 solution, which is 25.55, 1.6 and 1.24 times higher than these of Pt/ZCS, NMP/ZCS and NMP2/ZCS, respectively. This tactic hews out a new way for optimizing photocatalysis by the construction of dual-cocatalyst to enhance the activity of PHE.
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