Co-catalyst-free large ZnO single crystal for high-efficiency piezocatalytic hydrogen evolution from pure water

材料科学 微晶 高分辨率透射电子显微镜 催化作用 Crystal(编程语言) 制氢 单晶 兴奋剂 光致发光 离解(化学) 结晶学 透射电子显微镜 化学工程 分析化学(期刊) 纳米技术 物理化学 光电子学 化学 冶金 工程类 生物化学 有机化学 程序设计语言 色谱法 计算机科学
作者
Biao Wang,Qian Zhang,Jiaqing He,Feng Huang,Caifu Li,Mengye Wang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:65: 304-311 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2021.06.004
摘要

Piezocatalytic materials have been widely used for catalytic hydrogen evolution and purification of organic contaminants. However, most studies focus on nano-size and/or polycrystalline catalysts, suffering from aggregation and neutralization of internal piezoelectric field caused by polydomains. Here we report a single crystal ZnO of large size and few bulk defects crafted by a hydrothermal method for piezocatalytic hydrogen generation from pure water. It is noteworthy that single-side surface areas of both original as-prepared ZnO and Ga-doped ZnO bulk crystals are larger than 30 cm2. The high quality of ZnO and Ga-doped ZnO bulks are further uncovered by high-resolution transmission electron microscope (HRTEM), photoluminescence (PL) and X-ray diffraction (XRD). Remarkably, an outstanding hydrogen production rate of co-catalyst-free Ga-doped ZnO bulk crystal (i.e., a maximum rate of 5915 μmol h−1 m−2) is observed in pure water triggered by ultrasound in dark, which is over 100 times higher than that of its powder counterpart (i.e., 52.54 μmol h−1 m−2). The piezocatalytic performance of ZnO bulk crystal is systematically studied in terms of varied exposed crystal facet, thickness and conductivity. Different piezocatalytic performances are attributed to magnitude and distribution of piezoelectric potential, revealed by the finite element method (FEM) simulation. The density functional theory (DFT) calculations are employed to investigate the piezocatalytic hydrogen evolution process, indicating a strong H2O adsorption and a low energy barrier for both H2O dissociation and H2 generation on the stressed Zn-terminated (0001) ZnO surface.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
吴1完成签到,获得积分10
1秒前
中科路2020完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
科研公主完成签到,获得积分10
2秒前
老A发布了新的文献求助10
3秒前
鸢尾完成签到 ,获得积分10
3秒前
RJFENG完成签到,获得积分10
3秒前
111111完成签到,获得积分10
3秒前
车剑锋完成签到,获得积分10
4秒前
柯伊达发布了新的文献求助10
4秒前
Huang完成签到,获得积分10
4秒前
哈哈完成签到,获得积分10
4秒前
小炮弹完成签到,获得积分20
5秒前
小羊子发布了新的文献求助10
5秒前
爱吃香菜完成签到,获得积分10
5秒前
认真的一刀完成签到,获得积分10
5秒前
fdwonder发布了新的文献求助10
5秒前
sword完成签到,获得积分10
6秒前
Owen应助烟雨夕阳采纳,获得10
6秒前
Mrchen完成签到,获得积分10
6秒前
sheep完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
JinFFyy完成签到,获得积分10
7秒前
林先生完成签到,获得积分10
7秒前
如意的耳机完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得20
8秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
风趣采白发布了新的文献求助10
9秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
龙虾发票完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4009044
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3548827
关于积分的说明 11300025
捐赠科研通 3283345
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810345
邀请新用户注册赠送积分活动 886115
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811259