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PNAS：超交換誘導Pt-O-Ti3+位點高效產(chǎn)氫并降解廢水中有機物

時間：2023-06-13 來源：瀏覽：

PNAS：超交換誘導Pt-O-Ti3+位點高效產(chǎn)氫并降解廢水中有機物

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從廢水中高效地光催化制備 H ₂ 是解決環(huán)境和能源危機的重要解決方案，但由于光催化劑中光誘導電荷的快速復合和有機污染物導致的電子消耗，使得單催化劑中雙功能光催化（同時氧化和還原反應）的一個重大挑戰(zhàn)是在原子水平上設計光生電荷的空間分離路徑。

近日， 河北工業(yè)大學王鵬飛、南開大學展思輝 報道了超交換誘導 Pt-O-Ti ³⁺ 位點在單一光催化劑上高效產(chǎn)氫并降解廢水中的有機物。

本文要點

要點1. 作者設計了一種具有氧空位的 Pt 摻雜 BaTiO ₃ 單催化劑（ BTPO _v ），其具有 Pt-O-Ti ³⁺ 短電荷分離位點，在氧化莫西沙星（ k=0.048 min ^?1 ）的同時，能夠獲得優(yōu)異的 H ₂ 生產(chǎn)性能（ 1519μmol·g ^?1 ·h ^?1 ），幾乎是原始 BaTiO ₃ （ 35μmol·g ^?1 ·h ^?1 和 k=0.00049 min ^?1 ）的 43 和 98 倍。

要點2. 有效的電荷分離路徑表明，氧空位將光致電荷從光催化劑提取到催化表面，相鄰的 Ti ³⁺ 缺陷通過 H* 吸附和還原的超交換效應使電子快速遷移到 Pt 原子，而空穴將被限制在 Ti ³⁺ 缺陷中用于莫西沙星的氧化。 BTPO _v 具有優(yōu)異的原子經(jīng)濟性和實際應用潛力，在最近報道的雙功能光催化劑中具有最佳的 H ₂ 生產(chǎn) TOF （ 370.4 h ^?1 ），并在多種類型的廢水中表現(xiàn)出優(yōu)異的 H ₂ 生產(chǎn)活性。

Tao Zhang et.al Superexchange-induced Pt-O-Ti ³⁺ site on single photocatalyst for efficient H2 production with organics degradation in wastewater PNAS 2023

DOI: 10.1073/pnas.2302873120

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