Exploring Geometric Chirality in Nanocrystals for Boosting Solar‐to‐Hydrogen Conversion

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作者
Wenlong Fu,Qi Gao,Chun‐yang Zhang,Li‐Li Tan,Biao Jiang,Chengyu Xiao,Maochang Liu,Pengpeng Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:136 (45)
标识
DOI:10.1002/ange.202411871
摘要

Abstract Advancing catalyst design is pivotal for the enhancement of photocatalytic processes in renewable energy conversion. The incorporation of structural chirality into conventional inorganic solar hydrogen nanocatalysts promises a significant transformation in catalysis, a feature absent in this field. Here we unveil the unexplored potential of geometric chirality by creating a chiral composite that integrates geometric chiral Au nanoparticles (NPs) with two‐dimensional C 3 N 4 nanosheets, significantly boosting photocatalytic H 2 evolution beyond the achiral counterparts. The superior performance is driven by the geometric chirality of Au NPs, which facilitates efficient charge carrier separation through the favorable C 3 N 4 ‐chiral Au NP interface and chiral induced spin polarization, and exploits high‐activity facets within the concave surfaces of chiral Au NPs. The resulting synergistic effect leads to a remarkable increase in photocatalytic H 2 evolution, with an apparent quantum yield of 44.64 % at 400 nm. Furthermore, we explore the selective polarized photo‐induced carrier separation behavior, revealing a distinct chiral‐dependent photocatalytic HER performance. Our work advances the design and utilization of chiral inorganic nanostructures for superior performance in energy conversion processes.
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