港中文/港理工AFM：红磷量子点原位负载Ni单原子，实现高效光催化析氢

光催化水分解制氢是缓解能源问题和环境问题最有前景的方法之一。在所有的光催化剂中，非金属材料、共价有机化合物和无机半导体以其低成本和高性能的特点引起了广泛的关注。

其中，红磷(RP)能够高效吸收太阳光以及具有合适的能带结构，在光催化方面具有显著主要优势。然而，其光生载流子的快速复合和化学惰性H吸附位点等限制了红磷(RP)的大规模应用。

基于此，香港中文大学JimmyC.Yu(余济美)和香港理工大学黄勃龙等利用原位超声策略，成功将Ni单原子锚定到红磷量子点RPQD上(Ni-RPQD)，并且由于RPQD表面磷空位存在，Ni单原子能够均匀分布。

光催化性能测试结果显示，在可见光下，以10%甲醇为牺牲剂，在无外加助催化剂的条件下Ni-RPQD-2(Ni:0.56 wt.%)的析氢速率为3.56 μmol h^-1，在420 nm处的表观量子产率(AQY)为3.8%。

循环稳定性和重现性测试结果显示，Ni-RPQD-2在可见光照射下连续四次光催化析氢实验后的光催化活性仍剩余97%，并且反应后材料组分未发生明显变化。

实验结果和理论计算表明，Ni单原子通过占据RP的磷空位而表现出一种独特的锚定状态，并且形成的Ni-P键极大地促进了电荷的分离和转移。

此外，Ni单原子的引入还可以减小催化剂的带隙，拓宽光吸收以提高可见光下的整体光催化活性。同时，Ni单原子的引入调节了电子结构，降低了水吸附和解离能垒，从而提高了光催化析氢的活性。

这项工作展示了将单原子与RP相结合以实现高效光催化的巨大潜力，也为设计新型光催化剂提供了重要的指导。

Enabling Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution via In Situ Loading of Ni Single Atomic Sites on Red Phosphorus Quantum Dots. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202212051

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港中文/港理工AFM：红磷量子点原位负载Ni单原子，实现高效光催化析氢

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