李长明/胡俊蝶Nano Energy: 一石二鸟！2D/2D LaVO4/gC3N4用于同时高效光催化HER与生产糠醛

光催化产氢因其环保、节能、无污染和高效等独特优势而成为一种非常有前途和有效的方法。有效利用催化剂的光生空穴(h⁺)同时阻止光生载流子的快速复合是实现高效太阳能-氢气(STH)转换的关键。

近日，苏州科技大学李长明、胡俊蝶等设计和制造出具有独特结构的2D/2D LaVO₄/gC₃N₄ (LaVO₄/CN)异质结，可实现高效的光催化H₂析出，同时产生高附加值的糠醛。

2D/2D光催化剂是通过自组装方法构建的，其中方形LaVO₄纳米薄片紧密固定在薄层CN纳米片的表面，结构良好的异质界面有利于有利于e^–和h⁺的有效传输。

另外，利用丰富的生物质糠醇(FFA)代替传统的h⁺牺牲剂如三乙醇胺(TEOA)进行氧化半反应，FFA可以转化为有价值的糠醛。

LaVO₄/CN具有优异的光催化性能，H₂析出速率为0.287 mmol g^-1 h^-1，糠醛生产速率为0.95 mmol g^-1 h^-1和在400 nm处22.16%的HER量子表观效率(AQE)。

机理实验结果表明，LaVO₄/CN按照Z型光催化机制进行水分解。在阳光照射下，LaVO₄CB 上的e^–将与CN VB上的h⁺结合，还原能力更强的e^–和氧化能力更强h⁺保留在CN的CB上和LaVO₄ VB上。

最后，CN CB上的e^–可以在Pt助催化剂的帮助下将水分解为H₂，而LaVO₄ VB上的h⁺可以将FFA氧化成糠醛。

Efficient Photocatalytic H₂-Evolution Coupled with Valuable Furfural-Production on Exquisite 2D/2D LaVO₄/g-C₃N₄ Heterostructure. Nano Energy, 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106714

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李长明/胡俊蝶Nano Energy: 一石二鸟！2D/2D LaVO4/gC3N4用于同时高效光催化HER与生产糠醛

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