Cd0.5Zn0.5S量子ドットをNi2P多孔質ナノシートにロードすることによる光触媒水素発生の強化

要約

Ni ₂ Pは、効率的な光触媒H ₂のために、CdSナノワイヤーまたはナノロッドに装飾されています。サイズが大きいため、比表面積は制限されたままです。ここでは、Cd _0.5のコンポジット Zn _0.5 薄いNi ₂上のS量子ドット（QD）高比表面積のP多孔質ナノシートは、貴金属を含まない光触媒H ₂用に構築されました。世代。多孔質Ni ₂ 15〜30nmサイズのNi ₂の相互接続によって形成されたPナノシート Pナノ粒子により、7nmサイズのCd _0.5を均一にロードできます。 Zn _0.5 SQDと負荷密度を制御できます。 Ni ₂の含有量を調整する P、H ₂ 43.3μMh^{− 1} の生成率（1 mg光触媒）および700μMh^{− 1} （100 mgの光触媒）および1.5％の太陽から水素への効率がNi ₂で達成されました。 P-Cd _0.5 Zn _0.5 Sコンポジット。 Ni ₂の効果複合材料の吸光度、フォトルミネッセンス、および電気化学的特性のP含有量を体系的に研究しました。密度汎関数理論に基づくバンド構造計算とともに、Ni ₂の促進電荷移動およびHER活性のPと、光吸収に対するシェーディング効果が明らかになりました。このような戦略は、効率的な太陽水素生成に向けて他の光触媒に適用できます。

背景

H ₂を生成するための効率的な戦略として太陽エネルギーを利用することにより、TiO ₂以来、光触媒水素製造が大きな注目を集めています。 1972年に光触媒として報告されました[1]。 TiO ₂との比較、Cd _x Zn _1-x Sは、バンドギャップが狭く、光化学的安定性が高いため、優れた可視光駆動触媒活性を示します。 H ₂ 1097μMh^{− 1} という高い生産率 g ^{− 1} Cd _0.5を使用して達成されました Zn _0.5 光触媒としてのS [2]は、その組成が光触媒特性に最適であることが証明されています。水素発生反応（HER）のキャリア再結合を減らし、キャリア分離を促進するために、Pt、Co-Pt、Ru、Au、Pdなどの貴金属が助触媒として使用されてきました[3,4,5,6,7、 8]。たとえば、Co-Ptと共触媒すると、光触媒H ₂ Cd _0.5の生成率 Zn _0.5 S量子ドット（QD）は4.7倍に増加する可能性があります[4]。 H ₂ 最高で〜6.3 mM h ^{− 1} mg ^{− 1} CdZnSをAuと組み合わせたときに達成されました[9]。ただし、貴金属のコストが高いため、将来の大規模な用途が大幅に制限されるため、非貴金属の助触媒は、光触媒H ₂の貴重な助触媒の良い候補になります。世代。

炭素族（グラフェン、カーボンナノチューブ、還元された書記素酸化物、カーボンナノドット）[10,11,12,13,14,15]、リン化物[16,17,18,19,20]を含むさまざまな非貴金属助触媒の中で、21,22]、およびTiO ₂ [23、24]および硫化物[25,26,27,28,29,30,31,32]、Ni ₂ PおよびCoPは、効率的な光触媒H ₂のために、CdSナノワイヤーおよび/またはナノロッドと広範囲に合成されています。生産[16、17、18、33、34、35、36]。これらの複合材料では、1次元（1D）CdSは常に小さなリン化物のナノ粒子またはHER活性を持つナノシートで装飾されており、1D構造のキャリア拡散長が長く、その明確なヘテロ助触媒とのインターフェース。太陽エネルギーから燃料への変換効率が高く、製造コストが低く[37、38]、HERは主に助触媒/電解質界面で発生するなど、QDの利点を考慮すると、比表面積が豊富なヘテロナノ構造を構築するのが合理的です。高速キャリア分離を維持しながら、アクティブサイトの領域。この場合、光触媒が助触媒にロードされた逆構造が、効率的な光触媒H ₂として報告されました。世代[10、13]。たとえば、水素生成率は2.08および〜33.4 mM h ^{− 1} mg ^{− 1} Cd _0.5をロードすることによって確立されました Zn _0.5 タマネギのような炭素と2Dグラファイト状窒化炭素（g-C ₃ N ₄ ）それぞれマイクロリボン。これらにより、光触媒H ₂に非常に期待できます。リン化物ナノ構造がCd _0.5で装飾されている場合の生成 Zn _0.5 SQD。ただし、このような逆の構造はこれまでほとんど報告されていません。

ここでは、Cd _0.5の逆構造です。 Zn _0.5 Ni ₂のSQD Pナノシートアレイは、強化された光触媒H ₂のために熱溶液法によって合成されました世代。 700μMh^{− 1} の水素生成率（100 mgの供給触媒を使用）および1.5％の太陽から水素への効率（STH）は、1.5 wt％のNi ₂で達成されました。 P. Ni ₂の効果 H ₂のP 複合材料の生成速度、光学的、および電気化学的特性を体系的に研究しました。さらに、Ni ₂のバンド構造 Pは、密度汎関数理論と、光電気化学特性、Ni ₂の詳細な役割に基づいて計算されました。 H ₂のP 世代が明らかになりました。

メソッド/実験

助触媒の合成

まず、2.61gの硝酸ニッケルと2.52gのヘキサメチレンテトラミンを含む20mLの脱イオン水をテフロンオートクレーブに移し、120°Cで10時間加熱してNiOOHを生成しました。室温まで冷却した後、NiOOH生成物をアルコールと脱イオン水で2000 rpmで3回、毎回5分間遠心分離して洗浄しました。次に、0.22gのNiOOHと0.44gの次亜リン酸ナトリウムの混合物を管状炉に入れ、リン酸化のために500°Cで2時間加熱しました。自然に室温まで冷えると、黒色のNi ₂ P粉末を入手して収集した。

Ni ₂の合成 P-Cd _0.5 Zn _0.5 Sナノコンポジット

Ni ₂を準備するには P-Cd _0.5 Zn _0.5 Sコンポジット、100 mg Ni ₂ P粉末は、1時間の超音波処理によって20mLのエタノールに分散されました。次にxmL（ x =0.48、0.96、1.4、3、5）十分に分散したNi ₂ P溶液を272.6mgのZnCl ₂を含む20mLのエチレングリコール溶液に加えました。および456.7mg CdCl ₂ ∙2.5H ₂ O、窒素保護下で継続的に攪拌しながら170°Cに加熱しました。 960.7mgのNa ₂を溶解する20mLのエチレングリコール溶液を添加した後 S∙9H ₂ O、溶液を180°Cに加熱し、Cd _0.5の成長のために1時間保持しました Zn _0.5 Ni ₂のS P.最後に、サンプルをアルコールと脱イオン水でそれぞれ3回洗浄しました。最終的なxNi ₂を計量する P-Cd _0.5 Zn _0.5 S複合材料では、重量パーセント（wt％）は0.5（ x ）と決定されました。 =0.48）、1（ x =0.96）、1.5（ x =1.4）、3（ x =3）、5（ x =5）。比較として、純粋なCd _0.5 Zn _0.5 S QDは、Ni ₂の添加を除いて同様の方法で合成されました。 P。

形態、構造、および光学特性の特性評価

形態、微細構造、および組成は、走査型透過電子顕微鏡法（STEM）およびエネルギー分散型X線を備えた電界放出型走査電子顕微鏡法（FESEM、JSM-7100F、JEOL）および透過型電子顕微鏡法（TEM、FEI Tecnai 20）によって特徴づけられました。分光法（EDX）。粉末X線回折（XRD）パターンは、CuKα（λ=1.54056Å）を備えたBruker AXS D8X線回折計で記録されました。元素組成、化学状態、および価電子帯は、AlKα線を使用した（価電子帯）X線光電子分光法（XPS）測定（XPS、Escalab 250Xi）によって研究されました。 UV-Vis吸収は、積分球デバイスを備えたUV-Vis分光光度計（UV-3600、島津製作所）で調査し、サンプルと脱イオン水との重量/体積比を1 mg / 10mLに維持しました。フォトルミネッセンス（PL）測定は、励起波長400nmの7000FL分光光度計（Hitachi、F7000）で実行されました。 PL測定の前に、純粋なCd _0.5 Zn _0.5 S QDと複合材料はエタノールによく分散しており、Cd _0.5の濃度は Zn _0.5 Sは、すべてのサンプルで0.5 mg / mLに維持されました。

線形掃引ボルタンメトリー（LSV）および電気化学インピーダンススペクトル（EIS）測定

LSV測定は、一般的な3電極構成の電気化学ワークステーション（CHI 760E、CH Instruments）の1 M NaOH電解質（pH =14）で実施されました。 Pt箔と飽和Ag / AgClを、それぞれ対極と参照電極として使用しました。電位は、式E（vs RHE）=E（vs Ag / AgCl）+ E _{Ag / AgCl}によって、それらと可逆水素電極（RHE）に変換されました。（参照）+ 0.0591V×pH、ここで（E _{Ag / AgCl} （参照）=0.1976 V vs NHE（通常の水素電極）、25°C）[39]。電気化学インピーダンススペクトル（EIS）の測定は、暗闇の中で0.5 V、振幅5 mV、電解質0.35 M Na ₂のRHEに対して実行されました。 SO ₃ および0.25M Na ₂ 同様の3電極システムを使用したS水溶液。作用電極は、約2 mgの製品（5 mLのエタノールに分散）を4 cm ² に広げて作成しました。エリアFTO基板を使用し、70°Cで5時間乾燥させます。周波数範囲は0.1Hz〜100 kHz以内に保たれ、スペクトルはZ-Viewプログラム（Scribner AssociatesInc。）によって分析されました。

光触媒（PC）H ₂ 世代

H ₂の前生産では、異なる質量（1、5、および10 mg）の光触媒を、15 mL 0.75 M Na _{2 > Sおよび1.05M Na ₂ SO ₃ 水溶液。窒素で30分間脱気した後、420nmのカットオフフィルターと300mW / cmの入射パワーを備えた300W Xe（PLS-SXE300 / 300UV、パーフェクトライト）ランプの照射下で光触媒実験を行いました。 ²
。 PC実験全体を通して、触媒溶液を継続的に攪拌し続けた。 1時間ごとに、1 mLのガス生成が収集され、ガスクロマトグラフ（GC-2018、島津製作所、日本、TCD）によって分析されました。同じ条件下で、さらなるサイクリング安定性実験を行った。 15〜100 mgの光触媒の供給量を使用した並行実験は、Na ₂の100mL電解質で実施されました。 SとNa ₂ SO ₃ 同じ照明の下でより大きな反応器（容量150 mL）で。太陽から水素への効率（STH）は、次の方程式で計算されました。}

$$ {\ displaystyle \ begin {array} {l} \ mathrm {STH} \ \ left（\％\ right）=\ kern0.5em \ frac {\ mathrm {energy} \ \ mathrm {of} \ \ mathrm {生成された} \ {\ mathrm {H}} _ 2} {\ mathrm {light} \ \ mathrm {energy} \ \ mathrm {onto} \ \ mathrm {the} \ \ mathrm {surface} \ \ mathrm {of} \ \ mathrm {solution}} \ times 100 \％\\ {} \ kern6.5em =\ frac {237 \ mathrm {KJ} / \ mathrm {mole} \ kern0.5em \ times \ mathrm {moles} \ \ mathrm {of } \ {\ mathrm {H}} _ 2 \ \ mathrm {producted}} {\ mathrm {area} \ \ mathrm {of} \ \ mathrm {solution} \ \ mathrm {been} \ \ mathrm {irradiated} \ times 300 \ mathrm {mW} / {\ mathrm {cm}} ^ 2} \ times 100 \％\ end {array}} $$

計算方法

バルクNi ₂のエネルギーと電子特性 Pは、密度汎関数理論（DFT）法を使用して計算されました。プロジェクター拡張波擬ポテンシャル（PAW）[41]、およびPerdew-Burke-Ernzerhofタイプ（PBE）一般化勾配近似（GGA）[42]を使用した計算では、Vienna Ab-initio Simulation Package（VASP）[40]が採用されました。 ]交換相関関数法。 9×9×9Monkhorst-PackΓポイントグリッド[43]、450 eVでカットオフされた運動エネルギー、および10 ^{− 6} のエネルギー基準を持つブリルアンゾーン残留力が0.01eV /Å未満に収束するまで、eVを幾何学的最適化に適用しました。六角形のNi ₂のバルクモデル P-62M対称性を持つPが考慮されました。完全に構造が最適化された後、Ni ₂の格子定数 P（ a = b =5.86918Å、および c =3.37027Å）が得られます。これは、報告された値[44]とよく一致しています。

結果と考察

図1a、bは、Ni ₂の形態を示しています。 Cd _0.5による合成前後のP Zn _0.5 S QD（Ni ₂ P wt％：1.5％）。純粋なNi ₂ Pは花のような形態をしており、厚さが20 nm未満で、平面サイズが数十ナノメートルからマイクロメートルの範囲の多数の交差したナノシートで構成されています。純粋なNi ₂のXRDパターンから図1cのPでは、（111）、（201）、（210）、および（300）面の回折ピークが、六角形に対応するそれぞれ40.7°、44.6°、47.4°、および54.2°ではっきりと観察できます。 Ni ₂ P（JCPDF番号89-2742）。 Cd _0.5によってロードされた後 Zn _0.5 S QD、ナノシートの表面はかなり粗くなり、10nm未満のサイズのナノ粒子が元のNi ₂で識別できます。 Pスケルトン。同時に、Cd _0.5のXRD屈折ピーク Zn _0.5 S（JCPDFno。89-2943）（100）、（002）、（101）、および（110）平面は、それぞれ26.0°、27.8°、29.6°、および45.9°で明確に見つけることができます[6、45]。、Ni ₂の回折信号 Ni ₂の重量比が低い（1.5 wt％）ため、Pは大幅に低下しています。 PからCd _0.5 Zn _0.5 S. Cd _0.5の共存 Zn _0.5 SおよびNi ₂ Pは、図1d–fのX線光電子分光計（XPS）のファインスペクトルとサーベイスペクトルによって示されました。空気吸収から生じる酸素と炭素の信号を除いて、Ni、P、Cd、Zn、およびSのみを検出でき、他の不純物の可能性を排除します。 855.5および873.9eVのピークは、Ni 2p _3/2に割り当てることができます。および2p _1/2 、それぞれ、およびP 2p _3/2のピーク 133.6 eVで見つけることができます[16、46]。同時に、Zn 2p、Cd 3d、およびS 2pのダブレットピークは、2価のZn ²⁺ を示唆しています。、Cd ²⁺ 、およびS ^2- Cd _0.5から Zn _0.5 S QD [3、34、47]。簡単に言えば、Cd _0.5の成長 Zn _0.5 Ni ₂のS Ni ₂の形成のためにPナノシートが確立されました P-Cd _0.5 Zn _0.5 Sナノコンポジット。

サンプルの微細構造と元素組成は、TEM関連の技術によってさらに調査されました。純粋なNi ₂のさまざまな倍率のTEM画像から P（図2a、b）、ナノシートは多孔性であり、サイズが約15〜30nmの架橋された不規則なナノ粒子で構成されています。図2cの選択領域電子回折パターン（SAED）は、Ni ₂の回折リングを示しています。 P（111）、（201）、（210）、および（300）平面。高エネルギー電子の強い多重散乱により、（222）、（402）、（420）などの高屈折率面の回折信号も検出できます。 Cd _0.5と合成した後 Zn _0.5 S、交差したNi ₂ Pナノシートは、サイズが約7 nmの小さなナノ粒子で覆われていました（図2d）。 EDXスペクトル（挿入図、図2f）は、Ni、P、Cd、Zn、およびSの信号を明確に示しており、Ni ₂の共存を示しています。 PおよびCd _0.5 Zn _0.5 S. SAEDパターン（図2f）から、Cd _0.5の強い回折リング Zn _0.5 S（002）、（110）、および（200）平面（黄色の破線で示されている）は、Ni ₂の弱い信号とともに明確に区別できます。 P（300）、（402）、および（420）（白い破線でマーク）は、Ni ₂の良好な組成を示唆しています。 QDを使用したP。 Ni ₂ P（300）リングがCd _0.5とオーバーラップしている Zn _0.5 S（110）面と（200）面で、区別がつきにくい。 Ni ₂の高分解能TEM画像 P-Cd _0.5 Zn _0.5 図2eのSサンプルは、0.34nmと0.22nmの間隔の格子縞をさらに示しています。これはCd _0.5に対応します。 Zn _0.5 S（002）およびNi ₂ それぞれP（111）結晶面。高角度環状暗視野（HAADF）画像（図2g）で示された領域から取得された元素EDXマッピング（図2h–l）は、Ni、P、Cd、Zn、およびSがサンプル、Cd _0.5の構成が成功していることをさらに示します Zn _0.5 多孔質Ni ₂を使用したS量子ドット Pナノシート。

図3aは、H ₂を示しています。 Ni ₂の進化速度 P-Cd _0.5 Zn _0.5 SナノコンポジットはNi ₂の含有量によって異なります 40mLリアクターで1mgの供給量でP。純粋なCd _0.5 Zn _0.5 Sは光触媒H ₂を示しています進化速度12.6μMh^{− 1} mg ^{− 1} 、および純粋なNi ₂ Pはごくわずかな水素生成を示しています。 Ni ₂を追加 P、Ni ₂の光触媒活性 P-Cd _0.5 Zn _0.5 Sコンポジットは明らかに強化されており、最高値の43.3μMh^{− 1} に達します。 mg ^{− 1} 1.5 wt％Ni ₂ P、純粋なCd _0.5の約3.4倍 Zn _0.5 S. Ni ₂のさらなる追加 P（≥3wt％）を使用すると、プロパティが急速に低下し、H ₂ 進化速度は純粋なCd _0.5未満です Zn _0.5 Ni ₂の場合はS Pは5wt％に増加します。このような非線形の振る舞いは、最適なNi ₂が存在することを示唆しています。 P含有量、つまりCd _0.5の適切な負荷密度 Zn _0.5 Ni ₂のS 光触媒特性のP。同時に、1.5 wt％Ni ₂の安定性 P-Cd _0.5 Zn _0.5 Sはサイクリングテストによって研究されました（図3b）。合計16時間続いた4つの連続したサイクルの間に、H ₂ 生成は比較的安定しており、劣化はごくわずかであり、複合材料の光触媒安定性が良好であることを示しています。

STH効率とH ₂に対する触媒の量の影響 1.5 wt％Ni ₂について、生成を体系的に調査しました（図3c–d）。 P-Cd _0.5 Zn _0.5 Sサンプル。同じ照明パワー密度で、体積が40mLと150mLの2つの一般的なリアクターを採用しました。 STHとH ₂の両方が、より小さなリアクター（40 mL）でテストされた場合触媒の投与量が1mgから10mgになると生成率が増加し、増加するステップは投与量のステップよりはるかに少なくなります。 STHとH ₂ 生成率はわずか0.45％、166μMh^{− 1} 触媒の投与量が10mgに増加すると、1mgのサンプルの約3.8倍になります。より大きなリアクター（150 mL）の場合、STHとH ₂が明確に増加します。投与量を15mgから100mgに増やし、STHを1.53％、h ^{− 1} を700μMにすると、世代が見つかります。 H ₂の生成は、100 mgの投与量で達成できます。これは、15mgの触媒の約3.1倍です。入射光がより深い反応器を通過するときの経路がより長いことを考慮すると、そのような結果は、より大きな反応器が入射光の利用にとってより有益であることを示している。ただし、投与量が約100 mgに増えると、STH効率は飽和します。これは、光の利用に最適な投与量が存在することを示しています。最適なH ₂ 生成率はCdZnSQDs-2D g-C ₃よりも優れています N ₄ マイクロリボン（H ₂ 生成率33.4mM h ^{− 1} g ^{− 1} ）[10]、Cd _0.1 Zn _0.9 Sナノ粒子-カーボンナノチューブ（レート：1563μMh^{− 1} g ^{− 1} ）[11]、サンドイッチ構造のC ₃ N ₄ / Au / CdZnS光触媒（レート6.15 mM h ^{− 1} g ^{− 1} ）[9]、およびCdSQDで増感されたZn _1-x Cd _x S固溶体（レート2128μMh^{− 1} g ^{− 1} ）[48]。

強化された光触媒特性のメカニズムとNi ₂の詳細な役割を明らかにする P、純粋なNi ₂の光学的および電気化学的特性の両方 P、Cd _0.5 Zn _0.5 S、および複合材料は図4によって研究されました。吸収スペクトル（図4a）から、純粋なCd _0.5 Zn _0.5 Sは、バンドギャップ2.45 eVに対応する506nmの吸収端を示します[13、49]。純粋なNi ₂の場合 P（挿入図）、可視範囲全体にわたる広い吸収が見られます。組成後、<506 nmの範囲での吸収に加えて、可視波長> 506 nmでの明らかなテールが見られます。これは、Ni ₂からの寄与に起因する可能性があります。 P.長波長での可視吸収がNi ₂とともに増加するにつれて P、複合材料はCd _0.5の吸収の低下を示しています Zn _0.5 S（<506 nm）。同時に、フォトルミネッセンススペクトル（図4b）は、純粋なCd _0.5 Zn _0.5 Sは、400 nmの波長で励起されると、約620nmで強いバンドエッジ発光を示します。組成後、Ni ₂の添加により徐々に分解されます。 P. Ni ₂の含有量が多いことを考慮する Pはより多くのNi ₂を誘導します P / Cd _0.5 Zn _0.5 電荷移動を強化し、電荷再結合を抑制するのに役立つSインターフェース、PL強度の低下は、Ni ₂でのキャリア再結合の減少と電荷移動の強化によって理解できます。 P / Cd _0.5 Zn _0.5 Sインターフェース。

Ni ₂の効果的な役割電荷移動を促すPは、Ni ₂に応じてEISスペクトルにも反映されます。 Pコンテンツ（図4c）。等価回路（挿入図、図4c）に示されているように、触媒/電解質界面での電荷移動抵抗（Rct）は、R-C等価回路に基づくナイキスト線図の半円半径で評価できます。等価直列抵抗（ESR）は、曲線と実際の抵抗（ Z ）の交点から取得できます。 ’）軸、電荷移動抵抗（Rct）は、より高い周波数でプロットされた半円の幅に対応します。 R _CT 純粋なCd _0.5 Zn _0.5 Sは17,320Ωで、半導体の性質を示しています。 1、1.5、および3 wt％のNi ₂で構成した後 P、R _CT それぞれ8432、7721、5473Ωまで徐々に減少し、Ni ₂の強化を示唆しています。電気抵抗率のP。確かに、Ni ₂ Pは、HERに対する優れた電極触媒と見なされてきました[44、50、51]。純粋なNi ₂のLSV曲線から図4dに示すNiフォーム上のP、Ni ₂ Pは、84mVおよび201mVの過電圧で良好なHER活性を示し、10および50 mA / cm ² の電流密度を付加します。（iR補正なし）、それぞれ。 EISスペクトル（挿入図4d）は、Ni ₂ PのR _CTは非常に低いです（〜7.3Ω）、Ni ₂の金属特性を示します P.したがって、Ni ₂ Pは、Cd _0.5で電気伝導率を上げるだけではありません。 Zn _0.5 S / Ni ₂ Pインターフェースだけでなく、HERに効果的な活性部位を供給し、複合材料の光触媒特性を向上させます。

Ni ₂の追加を考慮すると Pは波長<506nmでの吸収を減少させました。Ni₂の光吸収かどうかを示す必要があります。 Pは水素を生成するために利用できます。 Ni ₂のバンド構造次に、PはDFT計算によって研究されました。図5a、bは、バルクNi ₂の球棒モデルを示しています。 Pと計算されたバンド構造。図5bから、バンドギャップは検出できません。これは、Ni ₂の金属特性を示唆しています。 P、これは上記のEISの結果とよく一致します。これは、光電子が主にCd _0.5の光励起に起因することを示しています。 Zn _0.5 Ni ₂ではなくS P.さらに、Ni ₂のフェルミ準位 P（車外ファイルから取得）は、1.03 V vs. NHEにあり、Cd _0.5の導電性バンド最小（CBM）レベル（-1.04 V vs NHE）よりもはるかに低くなっています。 Zn _0.5 S QD [13]。

したがって、光触媒H ₂の概略メカニズムが実証されました。図5cによるコンポジットの進化。 Ni ₂のフェルミ準位の位置 Pは、Cd _0.5からの光生成電子の移動にエネルギー的に有利になります。 Zn _0.5 SからNi ₂ 次に、Pは、界面で光励起された電子と正孔の分離を促し、電荷の再結合を抑制します。同時に、H ₂ Ni ₂の活性部位で効率的に進化します複合材料の良好なHER活性と大きな比表面積によるP。 Ni ₂の積極的な役割 Ni ₂の含有量が少ないと、電荷移動とHER活性のPが支配的になります。 P（≤1.5wt％）。含有量が1.5wt％を超えると、Ni ₂のシェーディング効果光吸収のPは正の側面を克服し、H ₂の劣化につながります世代。最適な光触媒特性は、1.5 wt％Ni ₂で達成されます。 2つの効果のバランスが取れたときのP。

結論

Cd _0.5の逆構造 Zn _0.5 Ni ₂のSQD P多孔質ナノシートは、効率的な光触媒H ₂のために製造されました。製造。 Ni ₂ P多孔質ナノシートは15〜30 nmサイズのナノ粒子で構成されており、7nmサイズのCd _0.5を効果的にロードできます。 Zn _0.5 SQD。 Ni ₂を添加することで、電荷の分離と移動の特性が向上します。 Pは0〜5 wt％で、Cd _0.5の光吸収には不利な競合シェーディング効果です。 Zn _0.5 Sが誘導されます。最適な光触媒H ₂ 43.3μMh^{− 1} の生成（投与量1 mg）は1.5 wt％Ni ₂で達成されます P.最適な含有量に基づくと、触媒の供給量に対する光触媒の依存性は、100 mgの投与量でSTH効率が最高値の1.5％に達することを示しています。 Ni ₂の高いHER活性とバンド構造 Pが明らかになり、Ni ₂の効果的な役割が確認されました。光触媒H ₂を促すP 実験的側面と理論的側面の両方からの進化のダイナミクス。 Cn _0.5のヘテロ構造 Zn _0.5 S QD-Ni ₂ P多孔質ナノシートは、光励起された電荷の分離と移動を促進するだけでなく、N _i2の共触媒的役割を介して水素発生反応のダイナミクスを加速するのにも役立ちます。したがって、Pは光触媒水素生成特性を向上させます。このような方法は、効率的な光触媒特性に向けて他の触媒に適用することができます。