Ir/TiO 2 Heterojunctions with in Situ Defects and Surface Plasmon Resonance: Chloride‐Resistant Catalyst for the Photocatalytic Hydrogen Evolution from Seawater

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作者
Yin Jiang,Ziting Qi,Wen Yang,Yunbo Zhang,Xiaobo Feng,Peizhi Yang,Peng Qin,Fuqiang Huang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (3): e19008-e19008
标识
DOI:10.1002/anie.202519008
摘要

Photocatalytic seawater splitting for hydrogen production emerges as a promising sustainable approach to alleviate energy crises and global warming. However, its practical application is critically hindered by Cl--induced catalyst corrosion and poor long-term stability under harsh high-salt conditions. Herein, we report a rationally designed photocatalyst comprising Ir nanoclusters uniformly dispersed on the (101) facets of a mesoporous TiO2 matrix. This design in situ introduces Ti3+ species and oxygen vacancies within the TiO2 lattice to extend light absorption. The surface plasmon resonance effect of Ir nanoclusters promotes efficient charge separation at the Ir/TiO2 heterojunction, suppressing carrier recombination and boosting the utilization efficiency of photocarriers. Moreover, the Ir active sites demonstrate preferential coordination with H+/OH- species through coordination competition, reducing the overpotential for hydrogen evolution reaction, mitigating the competitive chloride oxidation reaction, and ensuring exceptional catalytic stability. Under full-spectrum light illumination, the 1% Ir/TiO2 catalyst achieves a hydrogen evolution rate of 0.46 mmol h-1 (46.00 mmol gcat -1 h-1) with a remarkable turnover frequency of 1163.38 h-1. This work establishes an effective strategy for constructing TiO2-based photocatalysts featuring low noble metal loading, robust Cl- corrosion resistance, and outstanding photocatalytic activity under harsh high-salt environments, offering a cost-effective route toward direct solar-driven hydrogen production from seawater.
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