作者：W. Li,* Y. Dang, J. Li, T. Ma, G. Liao, F. Gao, W. Duan, J. Li, X. Wang,* C. Wang*
关键字：Cadmium sulfide; Nanoconfinement dynamics; Hydrogen production; Photocatalysis; Single-atomic sites
论文来源：期刊
具体来源：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144793
发表时间：2023年

六方相硫化镉(h-CdS)因其适宜的能带结构，在光催化制氢方面具有广阔的应用前景，而其纳米颗粒(NPs)和纳米棒(NRs)形貌是备受人们关注的两种重要的结构形态。由于两种纳米结构的维度和尺寸差异，使其表现出极为不同的纳米限域特征，导致不同的光激子分离和迁移动力学行为，从而具有不同的催化性能。然而其内在机制尚不明确，但这种效应却广泛存在于不同的光催化微纳系统中，甚至直接影响最终的催化性能。本文分别合成了CdS NPs和CdS NRs，并分别对其进行表面单原子态钛(Ti SAs)修饰，构建了两种具有主(CdS)-客体(Ti) 相互作用的纳米限域体系。由于CdS NPs具有典型的三维(3D) 纳米限域动力学特性，优化后的CdS NPs-Ti纳米催化剂的H-G相互作用对自体相向表面(BTS)的光激子迁移起到了各向同性的协同动力学促进作用，更有效地抑制了其重组动力学行为，从而显著增强了其模拟日光(SSL)驱HER光催化活性(14.10 mmol·h^-1·g^-1，为CdS NPs的22.5倍，AQY400 nm = 20.44%)，甚至优于部分已报导的非贵金属和贵金属单原子位点修饰的CdS纳米催化剂。经过表面瞬态光电压(TPV)和DFT计算分析表明，适宜的晶面曝漏和独特的3D纳米限域动力学特征更有利于Ti-S键相互作用的形成，达到各向同性的H-G协同动力学增强机制，具有更快速的BTS光激子迁移动力学和高度抑制的重组动力学行为，从而获得更为高效的太阳光-氢气(STH)转换效率。本文以CdS NPs和NRs为研究对象，通过构建可见的光激子纳米限域动力学模型阐明了其影响催化活性的内在作用机制。