Surface‐Degenerate Semiconductor Photocatalysis for Efficient Water Splitting without Sacrificial Agents via a Reticular Chemistry Approach

光催化 分解水 制氢 光催化分解水 析氧 催化作用 纳米技术 材料科学 半导体 化学 光化学 化学工程 光电子学 物理化学 有机化学 电化学 工程类 电极
作者
Li Shiuan Ng,Tharishinny Raja Mogan,Jinn‐Kye Lee,Haitao Li,Chi‐Lik Ken Lee,Hiang Kwee Lee
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:135 (47)
标识
DOI:10.1002/ange.202313695
摘要

Abstract The production of green hydrogen through photocatalytic water splitting is crucial for a sustainable hydrogen economy and chemical manufacturing. However, current approaches suffer from slow hydrogen production (<70 μmol ⋅ g cat −1 ⋅ h −1 ) due to the sluggish four‐electrons oxygen evolution reaction (OER) and limited catalyst activity. Herein, we achieve efficient photocatalytic water splitting by exploiting a multifunctional interface between a nano‐photocatalyst and metal–organic framework (MOF) layer. The functional interface plays two critical roles: (1) enriching electron density directly on photocatalyst surface to promote catalytic activity, and (2) delocalizing photogenerated holes into MOF to enhance OER. Our photocatalytic ensemble boosts hydrogen evolution by ≈100‐fold over pristine photocatalyst and concurrently produces oxygen at ideal stoichiometric ratio, even without using sacrificial agents. Notably, this unique design attains superior hydrogen production (519 μmol ⋅ g cat −1 ⋅ h −1 ) and apparent quantum efficiency up to 13‐fold and 8‐fold better than emerging photocatalytic designs utilizing hole scavengers. Comprehensive investigations underscore the vital role of the interfacial design in generating high‐energy photoelectrons on surface‐degenerate photocatalyst to thermodynamically drive hydrogen evolution, while leveraging the nanoporous MOF scaffold as an effective photohole sink to enhance OER. Our interfacial approach creates vast opportunities for designing next‐generation, multifunctional photocatalytic ensembles using reticular chemistry with diverse energy and environmental applications.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
苏苏完成签到 ,获得积分10
2秒前
文献搬运工完成签到 ,获得积分10
17秒前
suki完成签到 ,获得积分10
18秒前
草木发布了新的文献求助10
18秒前
WeiCY9886完成签到,获得积分20
19秒前
蛋妮完成签到 ,获得积分10
22秒前
junhan发布了新的文献求助10
38秒前
草木发布了新的文献求助10
40秒前
博修发布了新的文献求助10
48秒前
务实一斩完成签到 ,获得积分10
59秒前
zyw完成签到 ,获得积分10
1分钟前
草木发布了新的文献求助10
1分钟前
Air完成签到 ,获得积分10
1分钟前
彪壮的青雪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
史国志完成签到 ,获得积分0
1分钟前
shaomei发布了新的文献求助10
1分钟前
搜集达人应助cmccs采纳,获得50
1分钟前
小静完成签到 ,获得积分10
1分钟前
森淼完成签到 ,获得积分10
1分钟前
wuludie完成签到,获得积分10
1分钟前
铁妹儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
迈克老狼完成签到 ,获得积分10
1分钟前
博修发布了新的文献求助10
1分钟前
2分钟前
搜索v完成签到,获得积分10
2分钟前
cadcae完成签到,获得积分10
2分钟前
搜索v发布了新的文献求助10
2分钟前
鞑靼完成签到 ,获得积分10
2分钟前
糊涂的皮卡丘完成签到 ,获得积分10
2分钟前
天才小能喵完成签到 ,获得积分0
2分钟前
xingyi完成签到,获得积分10
2分钟前
YY完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Tree_完成签到 ,获得积分10
2分钟前
stop here完成签到,获得积分10
2分钟前
chenying完成签到 ,获得积分10
2分钟前
雨纷飞完成签到 ,获得积分10
2分钟前
艳艳宝完成签到 ,获得积分10
2分钟前
平常的三问完成签到 ,获得积分10
2分钟前
阳光森林完成签到 ,获得积分10
2分钟前
victory_liu完成签到,获得积分10
3分钟前
高分求助中
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 2000
The Lali Section: An Excellent Reference Section for Upper - Devonian in South China 1500
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 910
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 800
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
Saponins and sapogenins. IX. Saponins and sapogenins of Luffa aegyptica mill seeds (black variety) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3261670
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2902529
关于积分的说明 8319851
捐赠科研通 2572322
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1397554
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 653851
邀请新用户注册赠送积分活动 632305