Carbon Research | 克服CdS光催化剂中的光腐蚀：木质素衍生碳钴基复合材料在产氢中的作用

主要观点总结

本文报道了一种使用木质素复合材料与廉价金属合成CdS@Co-N/C复合光催化剂的方法，旨在解决全球能源危机。该催化剂在模拟阳光下的产氢效率显著提高，比纯CdS高出8.4倍，并且表现出良好的稳定性。研究通过一系列实验和密度泛函理论（DFT）计算，揭示了其增强光催化产氢性能的原理。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

为解决全球能源危机，研究者致力于开发经济可行的光催化产氢方案。

关键观点2: 研究目的

通过使用木质素复合材料与廉价金属合成新型光催化剂，旨在提高光催化产氢的效率和稳定性。

关键观点3: 研究方法

采用简单的水热法合成CdS@Co-N/C复合光催化剂，将CdS颗粒原位负载到Co-N/C木质素碳材料上。

关键观点4: 研究成果

CdS@Co-N/C复合材料显著提高了光催化产氢效率，最佳产氢速率达到6.11 mmol g ⁻¹ ，且表现出良好的稳定性。通过电化学实验和DFT计算，揭示了复合材料的光催化机制。

关键观点5: 研究亮点

该研究提供了一种可持续的产氢光催化剂，有效解决了载流子复合、光腐蚀和团聚问题，为无贵金属条件下的高效光催化产氢提供了新的思路。

文章预览

摘要 将木质素复合材料与廉价金属应用于光催化产氢，为解决全球能源危机提供了一种经济可行的方案。CdS作为一种广泛使用的光催化剂，面临诸多挑战，例如电子-空穴快速复合、严重的光腐蚀、稳定性差以及纳米粒子易团聚等问题。为克服这些局限性，我们通过一种简单的水热法合成了CdS@Co-N/C复合光催化剂，将CdS颗粒原位负载到Co-N/C木质素碳材料上。CdS纳米颗粒在Co-N/C上的均匀锚定有效防止了粒子团聚，缓解了光腐蚀，增加了表面积与质量比，并提供了更多活性位点。在使用100 mg CdS@Co-N/C作为催化剂的条件下，最佳光催化产氢速率达到了6.11 mmol g ⁻¹ ，比纯CdS提高了8.40倍。该木质素碳复合材料表现出了显著的稳定性，在五个循环后仍能保持较高的产氢效率且无明显下降。电化学实验和密度泛函理论（DFT）结果表明，复合材料中来源于木质素的 ………………………………