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 生物化学 有机化学 色谱法 计算机科学 工程类 程序设计语言
作者
Biao Wang,Qian Zhang,Jiaqing He,Feng Huang,Cai‐Fu Li,Mengye Wang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier]
卷期号:65: 304-311 被引量:56
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
zxc完成签到,获得积分10
刚刚
2秒前
3秒前
feb完成签到,获得积分10
4秒前
南无三完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
好运连连发布了新的文献求助10
7秒前
zhou完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
张大旺发布了新的文献求助10
8秒前
13秒前
WZY完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
苏远山爱吃西红柿完成签到,获得积分10
16秒前
小小美少女完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
碧空蝉完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
NEKO发布了新的文献求助30
23秒前
24秒前
EKKO完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
谨慎的CZ完成签到 ,获得积分10
27秒前
28秒前
yushiolo发布了新的文献求助10
29秒前
杨紫宸发布了新的文献求助10
30秒前
香菜完成签到,获得积分10
30秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
31秒前
云朵发布了新的文献求助30
32秒前
33秒前
安白枫发布了新的文献求助10
33秒前
34秒前
34秒前
Shu舒发布了新的文献求助10
35秒前
37秒前
mufcyang完成签到,获得积分10
37秒前
杨紫宸完成签到,获得积分10
41秒前
42秒前
英姑应助顶天立地采纳,获得30
44秒前
含蓄听南完成签到 ,获得积分10
44秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
人脑智能与人工智能 1000
King Tyrant 720
Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5604076
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4688879
关于积分的说明 14856774
捐赠科研通 4696188
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2541118
邀请新用户注册赠送积分活动 1507302
关于科研通互助平台的介绍 1471851