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Appl. Catal. B.: 固溶體缺陷工程將NiS2轉(zhuǎn)化為析氫光催化劑

近年來，光催化分解水是太陽能向化學(xué)能轉(zhuǎn)化最重要的研究領(lǐng)域之一。使用合適的半導(dǎo)體材料進行太陽能驅(qū)動的水分解可能是獲得氫氣的有前景的方法之一。

福建農(nóng)林大學(xué)林金國和陳孝云、臺灣科技大學(xué)Kuo Dong-Hau和阿達瑪科技大學(xué)Osman Ahmed Zelekew等人報道了具有不同Ni²⁺/(Ni²⁺+Ni³⁺)摩爾比和氧缺陷的新型雙金屬和雙硫?qū)僭?Ni,In)(O,S)_2-x氧硫化物納米片光催化劑，用于光催化HER。

(Ni,In)(O,S)_2-x在摻入In后仍表現(xiàn)出立方黃鐵礦結(jié)構(gòu)，并且Ni主要處于Ni³⁺狀態(tài)和25%的硫空位。

另外，硫空位不涉及水分解機制，但其誘導(dǎo)的活性氧空位具有較高的水吸附能(?-0.896 eV)。隨著N₂H₄的加入，(Ni,In)(O,S)_{2- x}產(chǎn)生了用于捕集水的活性氧空位缺陷，并且Ni³⁺部分轉(zhuǎn)化為Ni²⁺用于增強電荷傳輸和分離。

更多的氧空位缺陷和更高的Ni²⁺/Ni比，能夠增強有效的光生電荷分離、電荷轉(zhuǎn)移和H₂的生成，并抑制催化劑的光腐蝕。

在可見光照射下，氧空位含量為16.8%的(Ni,In)(O,S)_2-x產(chǎn)氫速率達到496.8 μmol h^-1，氧空位含量為2.12%的(Ni,In)(O,S)_2-x產(chǎn)氫速率為7.63 μmol h^-1。而NiOS和InOS的光催化析氫速率分別為3.5μmol h^-1和11.4 μmol h^-1。

Material design with the concept of solid solution-type defect engineering in realizing the conversion of an electrocatalyst of NiS₂ into a photocatalyst for hydrogen evolution. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. ?DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120542

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