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【計算+實驗】Angew.：面調(diào)控策略！CdSh/l助力光催化水分解

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在光催化水（H₂O）整體分解中，載流子轉(zhuǎn)移的加速動力學行為及其含氧中間體活化和轉(zhuǎn)化的無阻礙表面反應動力學過程是迫切需要的，但尚未得到解決。

基于此，寧波工程學院宋少青教授、寧波大學姜淑娟教授和山東師范大學孫傳智教授等人報道了在H₂O整體分解制氫氣過程中，實現(xiàn)了高、低折射率面最佳搭配的局部CdS同質(zhì)結，調(diào)控d-帶中心的化學吸附和活化關鍵中間體（*-OH和*-O）。在AM 1.5 G照射下，太陽能轉(zhuǎn)化為氫（STH）比率為2.20%。

CdS_h/l的HIF(001)和LIF(110)具有相似的態(tài)密度（PDOS）構型，價帶和導帶由S 3p、Cd 4p和Cd 4d組成。兩個晶面的原子結構和化學環(huán)境也相同，它們的晶格匹配得很好。因此，形成的均勻結可以降低晶體平面之間電子轉(zhuǎn)移的勢壘。由于費米能級的差異，e^–被有效地驅(qū)動轉(zhuǎn)移到HIF(002)作為還原位點，h⁺聚集轉(zhuǎn)移到LIF(110)作為氧化位點。

隨后KPFM檢測到，正負電荷的重新分配和局部聚集導致CdS_h/l表面的接觸電位差（CPD）。當探頭掃過CdS_h/l片表面時，電位出現(xiàn)連續(xù)波動，沿KPFM圖像中紫色跡線可獲得~0.1 mV的最大電位差。

在宏觀層面上，隨著LIF(110)面在CdS_h/l中所占比例的增加，電場強度先上升后降低，歸因于LIF(110)與HIF(002)之間的電子給予與接受從匹配到不匹配的轉(zhuǎn)變過程。對比其他CdS_h/l和CdS，CdS_h/l-2顯示了更高的電荷密度和e^–和h⁺的遷移率。

在局域電場作用下，e^–有從LIF(110)向具有強光能閾值的HIF(002)遷移的趨勢，導致載流子數(shù)量和濃度顯著增加。此外，CdS_h/l光催化劑表現(xiàn)出比CdS更長的電荷平均壽命和更高的能量轉(zhuǎn)移率。

Regulation of d-Band Centers in Localized CdS Homojunctions through Facet Control for Improved Photocatalytic Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202307808.

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