巩金龙/展思辉/王鹏飞AFM：提高近49倍！Pt1/Cu-ZIS高新光催化HER

单原子光催化剂在增强电荷转移动力学方面显示了其迷人的优势。然而，通过金属掺杂来合理设计配位点以稳定孤立原子仍然面临巨大的挑战。

近日，天津大学巩金龙教授、南开大学展思辉教授和河北工业大学王鹏飞讲师（共同通讯作者）等人报道了一种单晶胞ZnIn₂S₄（ZIS）纳米片，其中含有丰富的Cu掺杂剂作为合适载体来实现单原子Pt催化剂（Pt₁/Cu-ZIS），从而揭示了金属-单原子-金属掺杂剂在原子水平上的相互作用。

通过实验结果和密度泛函理论（DFT）计算突出了Cu掺杂ZIS中单个Pt原子的独特稳定效应（Pt-Cu相互作用），而在初始ZIS中观察到明显的Pt团簇。

具体而言，Pt-Cu相互作用除了表面上的三个S位外，还提供了一个额外的配位位点，导致了更高的扩散势垒，使单个原子在表面上更稳定。

除了稳定Pt单原子外，Pt-Cu相互作用还可以作为有效的通道将电子从Cu陷阱态转移到Pt活性位点，从而提高电荷分离和转移效率。

值得注意的是，Pt₁/Cu-ZIS催化剂表现出极好的活性，其光催化析氢速率为5.02 mmol g^-1 h^-1，几乎是原始ZIS的49倍。

Pt-Cu Interaction Induced Construction of Single Pt Sites for Synchronous Electron Capture and Transfer in Photocatalysis. Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202104343.

https://doi.org/10.1002/adfm.202104343.

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