Pauling‐Type Adsorption of O2Induced by Heteroatom Doped ZnIn2S4for Boosted Solar‐Driven H2O2Production

杂原子 吸附 催化作用 化学 氧气 密度泛函理论 光化学 兴奋剂 材料科学 无机化学 计算化学 物理化学 有机化学 光电子学 戒指(化学)
作者
Kailian Zhang,Lei Tian,Jingfei Yang,Fengxiu Wu,Leigang Wang,Hua Tang,Zhao‐Qing Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (5): e202317816-e202317816 被引量:67
标识
DOI:10.1002/anie.202317816
摘要

Breaking the trade-off between activity and selectivity has perennially been a formidable endeavor in the field of hydrogen peroxide (H2 O2 ) photosynthesis, especially the side-on configuration of oxygen (O2 ) on the catalyst surface will cause the cleavage of O-O bonds, which drastically hinders the H2 O2 production performance. Herein, we present an atomically heteroatom P doped ZnIn2 S4 catalyst with tunable oxygen adsorption configuration to accelerate the ORR kinetics essential for solar-driven H2 O2 production. Indeed, the spectroscopy characterizations (such as EXAFS and in situ FTIR) and DFT calculations reveal that heteroatom P doped ZnIn2 S4 at substitutional and interstitial sites, which not only optimizes the coordination environment of Zn active sites, but also facilitates electron transfer to the Zn sites and improves charge density, avoiding the breakage of O-O bonds and reducing the energy barriers to H2 O2 production. As a result, the oxygen adsorption configuration is regulated from side-on (Yeager-type) to end-on (Pauling-type), resulting in the accelerated ORR kinetics from 874.94 to 2107.66 μmol g-1 h-1 . This finding offers a new avenue toward strategic tailoring oxygen adsorption configuration by the rational design of doped photocatalyst.
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