Construction of Advanced Two-dimensional Heterostructure Ag/WO3−x for Enhancing Photoelectrochemical Performance

Yumei REN Qun XU

Citation:  REN Yumei, XU Qun. Construction of Advanced Two-dimensional Heterostructure Ag/WO3−x for Enhancing Photoelectrochemical Performance[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(10): 1157-1164. doi: 10.3866/PKU.WHXB201812054 shu

构筑先进二维异质结构Ag/WO3x用于提升光电转化效率

    通讯作者: 许群, qunxu@zzu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21571157

    国家自然科学基金(21773216, 51173170, 21571157)和河南省创新人才(114200510019)资助项目

    河南省创新人才 114200510019

    国家自然科学基金 21773216

    国家自然科学基金 51173170

摘要: 等离子体激元诱导的光电化学反应被认为是太阳能转换的有效的替代方案。寻找具有增强的光吸收以及更长载流子寿命的高效光催化剂对于提高太阳能的转换效率至关重要,但其制备却具有挑战性。我们制备了Ag纳米颗粒均匀负载的二维(2D)无定形三氧化钨(a-WO3−x),并对其进行退火处理,所获得的纳米异质结用作光电极材料具有高效的光电转化效率,并且其光氧化降解性能也显著提升。该光电阳极的高光电催化(PEC)性能归因于等离子体金属Ag纳米颗粒的局部表面等离子共振(LSPR)效应能够增强体系的光吸收和热电子转移。此外,局部结晶-非晶界面的构筑可以进一步提高光生电子-空穴对的分离效率并增加体系的导电性。

English

    1. [1]

      Wang, F, F.; Li, Q., Xu, D. S. Adv. Energy Mater. 2017, 7 (23), 1700529. doi: 10.1002/aenm.201700529

    2. [2]

      Wu, N. Q. Nanoscale 2018, 10, 2679. doi: 10.1039/C7NR08487K

    3. [3]

      Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110 (11), 6446. doi: 10.1021/cr1002326

    4. [4]

      Li, J. T.; Wu, N. Q. Catal. Sci. Tech. 2015, 5, 1360. doi: 10.1039/C4CY00974F

    5. [5]

      Xia, H. C.; Xu, Q.; Zhang, J. N. Nano Micro Lett. 2018, 10 (4), 66. doi: 10.1007/s40820-018-0219-z

    6. [6]

      Chen, X. B.; Shen, S. H.; Guo, L. J.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010, 110 (11), 6503. doi: 10.1021/cr1001645

    7. [7]

      Vuong, N. M.; Kim, D.; Kim, H. Sci. Rep. 2015, 5, 11040. doi: 10.1038/srep11040

    8. [8]

      Kong, Y. Q.; Sun, H. G.; Fan, W. L.; Wang, L.; Zhao, H. K.; Zhao, X.; Yuan, S. Z. RSC Adv. 2017, 7, 15201. doi: 10.1039/c7ra01426k

    9. [9]

      凌崇益, 王金兰.物理化学学报, 2017, 33 (5), 869. doi: 10.3866/PKU.WHXB201702088Ling, C. Y.; Wang, J. L. Acta Phys.-Chim. Sin. 2017, 33 (5), 869.[ doi: 10.3866/PKU.WHXB201702088

    10. [10]

      商旸, 陈阳, 施湛斌, 张东凤, 郭林.物理化学学报, 2013, 29 (8), 1819. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305281Shang, Y.; Chen, Y.; Shi, Z. B.; Zhang, D. F.; Guo, L. Acta Phys.-Chim. Sin. 2013, 29 (8), 1819.[ doi: 10.3866/PKU.WHXB201305281

    11. [11]

      Cushing, S. K.; Wu, N. J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7 (4), 666. doi: 10.1021/acs.jpclett.5b02393

    12. [12]

      Zhang, Y. C.; He, S.; Guo, W. X.; Hu, Y.; Huang, J. W.; Mulcahy, J. R.; Wei, W. D. Chem. Rev. 2018, 118 (6), 2927. doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00430

    13. [13]

      Clavero, C. Nat. Photonics 2014, 8, 95. doi: 10.1038/NPHOTON.2013.238

    14. [14]

      Tian, Y.; Tatsuma, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (20), 7632. doi: 10.1021/ja042192u

    15. [15]

      Naseri, N.; Qorbani, M.; Kim, H.; Choi, W.; Moshfegh, A. Z. J. Phys. Chem. C 2015, 119 (3), 1271. doi: 10.1021/jp507988c

    16. [16]

      杜新华, 李阳, 殷辉, 向全军.物理化学学报, 2018, 34 (4), 414. doi: 10.3866/PKU.WHXB201708283Du, X. H.; L. Y.; Y. H.; Xiang, Q. J. Acta Phys.-Chim. Sin. 2018, 34 (4), 414.[ doi: 10.3866/PKU.WHXB201708283

    17. [17]

      聂龙辉, 胡瑶, 张旺喜.物理化学学报, 2012, 28 (1), 154. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228154Nie, L. H.; Hu Y.; Zhang, W. X. Acta Phys.-Chim. Sin. 2012, 28 (1), 154.[ doi: 10.3866/PKU.WHXB201228154

    18. [18]

      Xia, H. C.; Zhang, J. N.; Chen, Z. M.; Xu, Q. Appl. Surf. Sci. 2018, 440, 91. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.12.263.

    19. [19]

      Xia, H. C.; Zhang, J. N.; Yang, Z.; Guo, S. Y.; Guo, S. H.; Xu, Q. Nano Micro Lett. 2017, 9 (4), 43. doi: 10.1007/s40820-017-0144-6

    20. [20]

      Tian, Y.; Tatsuma, T. Chem. Commun. 2004, 1810. doi: 10.1039/B405061D

    21. [21]

      Tian, Y.; Tatsuma, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (20), 7632. doi: 10.1021/ja042192u

    22. [22]

      Lee, S. H.; Lee, S. W.; Oh, T.; Petrosko, S. H.; Mirkin, C. A.; Jang, J. W. Nano Lett. 2018, 18 (1), 109. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03540

    23. [23]

      Li, J.; Cushing, S. K.; Chu, D.; Zheng, P.; Bright, J.; Castle, C.; Manivannan, A.; Wu, N. J. Mater. Res. 2016, 31 (11), 1608. doi: 10.1557/jmr.2016.102

    24. [24]

      Ren, Y. M.; Li, C.; Xu, Q.; Yan, J.; Li, Y. Z.; Yuan, P. F.; Xia, H. C.; Niu, C. Y.; Yang, X. A.; Jia, Y. Appl. Catal. B: Environ. 2019, 245, 648. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.01.015

    25. [25]

      Ren, Y. M.; Xu, Q. Energ. Environ. Mater. 2018, 1 (2), 46. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.01.015

    26. [26]

      Ren, Y. M.; Wang, C. Z.; Qi, Y. H.; Chen, Z. M.; Jia, Y.; Xu, Q. Appl. Surf. Sci. 2017, 419, 573. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.05.058

    27. [27]

      Wang, N.; Xu, Q.; Xu, S. S.; Qi, Y. H.; Chen, M.; Li, H. X.; Han, B. X. Sci. Rep. 2015, 5, 16764. doi: 10.1038/srep16764

    28. [28]

      Ren, Y. M.; Xu, Q.; Zheng, X. L.; Fu, Y. Z.; Wang, Z.; Chen, H. L.; Weng, Y. X.; Zhou, Y. C. Appl. Catal. B: Environ. 2018, 231, 381. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.03.040

    29. [29]

      Wang, Y. L.; Cui, X. B.; Yang, Q. Y.; Liu, J.; Gao, Y.; Sun, P.; Lu, G. Y. Sensor. Actuat. B 2016, 225, 544. doi: 10.1016/j.snb.2015.11.065

    30. [30]

      Chen, F.; Yang, Q.; Li, X. M.; Zeng, G. M.; Wang, D. B.; Niu, C. G.; Zhao, J. W.; An, H. X.; Xie, T.; Deng, Y. C. Appl. Catal. B: Environ. 2017, 200, 330. doi: 10.1016/j.apcatb.2016.07.021

    31. [31]

      Shi, Y.; Wang, J.; Wang, C.; Zhai, T. T.; Bao, W. J.; Xu, J. J.; Xia, X. H.; Chen, H. Y. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137 (23), 7365. doi: 10.1021/jacs.5b01732

    32. [32]

      Zafra, M. C.; Lavela, P.; Rasines, G.; Macías, C.; Tirado, J. L.; Ania, C. O. Electrochim. Acta 2014, 135, 208. doi: 10.1016/j.electacta.2014.04.182.

    33. [33]

      Lewera, A., Timperman, L., Roguska, A.; Alonso-Vante, N. J. Phys. Chem. C 2011, 115 (41), 20153. doi: 10.1021/jp2068446

    34. [34]

      Yin, L.; Chen, D. L.; Feng, M. J.; Ge, L. F.; Yang, D. W.; Song, Z. H.; Fan, B. B.; Zhang, R.; Shao, G. S. RSC Adv. 2015, 5, 328. doi: 10.1039/c4ra10500a

    35. [35]

      Cheng, H. F.; Huang, B. B; Wang, P.; Wang, Z. Y.; Lou, Z. Z.; Wang, J. P.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y.; Dai, Y. Chem. Commun. 2011, 47, 7054. doi: 10.1039/c1cc11525a

    36. [36]

      Dong, P. Y.; Yang, B. R.; Liu, C.; Xu, F. H.; Xi, X. G.; Hou, G. H.; Shao, R. RSC Adv. 2017, 7, 947. doi: 10.1039/c6ra25272a

    37. [37]

      Miyauchi, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6258. doi: 10.1039/b807426g

    38. [38]

      Wang, Q.; Moser, J. E.; Gra1tzel, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (31), 14945. doi: 10.1021/jp052768h

    39. [39]

      Chen, X. Q.; Li, P.; Tong, H.; Kako, T.; Ye, J. H. Sci. Technol. Adv. Mater. 2011, 12, 044604. doi: 10.1088/1468-6996/12/4/044604

    40. [40]

      Pu, Y. C.; Wang, G. M.; Chang, K. D.; Ling, Y. C.; Lin, Y. K.; Fitzmorris, B. C.; Liu, C. M.; Lu, X. L.; Tong, Y. X.; Zhang, J. Z.; et al. Nano Lett. 2013, 13 (8), 3817. doi: 10.1021/nl4018385

    41. [41]

      Robatjazi, H.; Bahauddin, S. M.; Doiron, C.; Thomann, I. Nano Lett. 2015, 15 (9), 6155. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b02453

    42. [42]

      Xu, F.; Yao, Y. W.; Bai, D. D.; Xu, R. S.; Mei, J. J.; Wu, D. P.; Gao, Z. Y.; Jiang, K. RSC Adv. 2015, 5, 60339. doi: 10.1039/c5ra06241a

    43. [43]

      Hisatomi, T.; Kubota, J.; Domen, K. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7520. doi: 10.1039/c3cs60378d

    44. [44]

      Chen, H. R.; Shen, K.; Chen, J. Y.; Chen, X. D.; Li; Y. E. J. Mater. Chem. A 2017, 5, 9937. doi: 10.1039/c7ta02184d.

    45. [45]

      Li, D.; Xing, Z. P.; Yu, X. J.; Cheng, X. W. Electrochim. Acta 2015, 170, 182. doi: 10.1016/j.electacta.2015.04.148

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  11
  • 文章访问数:  750
  • HTML全文浏览量:  62
文章相关
  • 发布日期:  2019-10-15
  • 收稿日期:  2018-12-30
  • 接受日期:  2019-01-28
  • 修回日期:  2019-01-24
  • 网络出版日期:  2019-10-20
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章