通过集成d0/d10电子界面与微观P/N异质结，提升高熵光催化剂中氢和甲烷形成效率
化学物理
2025-08-05 v1 材料科学
摘要
通过光催化工艺制备氢（H2）和甲烷（CH4）等绿色能源载体，是解决环境和能源问题的清洁方法。为实现高效的H2和CH4光催化剂，本研究在高熵氧化物（HEO）中引入P/N 异质结，构建d0/d10 电子界面。该研究使用CuO 作为P型半导体，将含d0（Ti、Zr、Nb、Ta）和d10（Zn）阳离子的HEO作为N型半导体。材料在光学性能上实现改进，包括光吸收、电荷迁移率的提升以及电子-空穴复合的减少。将原子尺度的d0/d10 电子界面与微观尺度的P/N 异质结相结合，导致H2和CH4产量的提升。特别是在异质结中部分去除空位后，光催化水分解产生H2的产率达到0.71 mmol/g.h，CO2 转化产生CH4的产率达到2.40 μmol/g.h，甲烷选择性达72%。该研究的集成策略在开发高活性杂化催化剂以实现清洁燃料生产方面具有高度潜力。
引用
@article{arxiv.2508.01963,
title = {Boosting hydrogen and methane formation on a high-entropy photocatalyst by integrating atomic d0/d10 electronic junctions and microscopic P/N heterojunctions},
author = {Ho Truong Nam Hai and Jacqueline Hidalgo-Jiménez and Kaveh Edalati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.01963},
year = {2025}
}