CdS中相变与硫空位工程用于提升从催化塑料废弃物光转化产氢
材料科学
2025-01-20 v1 化学物理
摘要
硒化镉 (CdS) 是一种已知的低带隙光催化剂，但其效率常受快速光生载流子复合和活性催化位点有限的限制。为克服这些挑战，本研究通过一种新颖策略引入高效CdS光催化剂，该策略结合了 metastable转stable相变和硫空位生成。该策略将水热处理和高压工艺相结合，在热力学稳定的 wurtzite (六方) 相中创建硫空位，这些空位作为活性催化位点，具有优异的光催化性能。结果得到的CdS光催化剂在产氢和转化聚苯醚酯 (PET) 塑料为有价值的材料方面表现卓著。与商业CdS催化剂相比，新型材料在氢产量和塑料降解方分别提高了23倍，且无需共催化剂。淬溶实验表明，空穴和羟基自由基在该空位丰富的CdS光催化过程中发挥关键作用。密度泛函理论 (DFT) 的第一性计算表明，六方相具有较低的带隙，且在引入硫空位后进一步窄化带隙。这些发现不仅为CdS的处理方法提供了创新途径，也突显了硫空位作为微塑料光催化降解中有效缺陷的关键作用。
引用
@article{arxiv.2501.10015,
title = {Phase and sulfur vacancy engineering in cadmium sulfide for boosting hydrogen production from catalytic plastic waste photoconversion},
author = {Thanh Tam Nguyen and Jacqueline Hidalgo-Jiménez and Xavier Sauvage and Katsuhiko Saito and Qixin Guo and Kaveh Edalati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.10015},
year = {2025}
}