Simultaneous H2 fuel evolution and value-added organic transformation from a one-dimensional noble-metal-free photocatalyst with spatially separated catalytic sites

苄胺 光催化 贵金属 催化作用 氧化还原 材料科学 纳米材料 化学工程 光化学 纳米技术 化学 无机化学 有机化学 工程类
作者
Yuexing Chen,Hui Xie,Ming Ma,Zheng Xing
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:342: 123433-123433 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123433
摘要

Replacing the sluggish O2-producing half-reaction with value-added organic oxidations in water photolysis systems is deemed more practical to generate H2 fuels. While loading of dual cocatalysts for both half-reactions onto nanoscale photocatalysts is highly beneficial for photocatalysis, developing such nanomaterials that are low-cost, stable and easy-to-synthesize remains challenging. Here, noble-metal-free CdS-Co3O4-NiSx nanodumbbells with spatially separated half-reaction sites is designed to simultaneously generate H2 and oxidize benzylamine without sacrificial agent. In this nanoarchitecture, electron-collecting NiSx and hole-collecting Co3O4 are anchored at the tips and sidewall of CdS nanowires, respectively, to lower the proton reduction and benzylamine oxidation energy barriers, respectively, thus establishing a dual-functional photocatalytic redox system. With significantly promoted charge separation and half-reaction kinetics, the nanodumbbells can produce H2 (47 mmol∙g-1∙h-1) ca. 70 times faster than pure CdS, along with simultaneous benzylamine oxidation. Our findings provide a viable one-dimensional photocatalyst design strategy for various coupled half-reactions.

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