Sustainable photocatalytic hydrogen peroxide production over octonary high-entropy oxide

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作者
Hao Ling,Huacong Sun,Lisha Lu,Jingkun Zhang,Lei Liao,Jianlin Wang,Xiaowei Zhang,Yingying Lan,Renjie Li,Wengang Lu,Lejuan Cai,Xuedong Bai,Wenlong Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:15
标识
DOI:10.1038/s41467-024-53896-w
摘要

The direct utilization of solar energy for the artificial photosynthesis of hydrogen peroxide (H2O2) provides a reliable approach for producing this high-value green oxidant. Here we report on the utility of high-entropy oxide (HEO) semiconductor as an all-in-one photocatalyst for visible light-driven H2O2 production directly from H2O and atmospheric O2 without the need of any additional cocatalysts or sacrificial agents. This high-entropy photocatalyst contains eight earth-abundant metal elements (Ti/V/Cr/Nb/Mo/W/Al/Cu) homogeneously arranged within a single rutile phase, and the intrinsic chemical complexity along with the presence of a high density of oxygen vacancies endow high-entropy photocatalyst with distinct broadband light harvesting capability. An efficient H2O2 production rate with an apparent quantum yield of 38.8% at 550 nm can be achieved. The high-entropy photocatalyst can be readily assembled into floating artificial leaves for sustained on-site production of H2O2 from open water resources under natural sunlight irradiation. An "all-in-one" high-entropy semiconductor photocatalyst enables the photocatalytic production of H2O2 from H2O and O2 under visible light without any external cocatalysts or sacrificial agents
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