CdS@MoS2异质结催化剂可见光光催化产氢和选择性氧化苯甲醇的耦合反应学术资讯

来源：中国科学材料

光催化产氢，并同时选择性氧化有机底物、生产高附加值精细化学品，引起了科学家的广泛关注。近日，中科院福建物构所曹荣研究员和高水英研究员等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，报道了一种无贵金属的CdS@MoS2异质结光催化剂，在可见光下可以高效地产氢并同时将苯甲醇选择性氧化为苯甲醛。在0.3 mmol苯甲醇底物的条件下，CdS@MoS2能够产生4233 μmol g−1 h−1的氢气，比纯的CdS纳米棒高约53倍，并且苯甲醇选择性氧化为苯甲醛具有很高的选择性；当苯甲醇增加到1.0 mmol 时，产生氢气的量高达9033 μmol g−1 h−1。

图1 CdS@MoS2异质结催化剂可见光光催化苯甲醇脱氢。

图2 （a）不同催化剂的苯甲醇脱氢性能。反应条件：CH3CN：9 mL，苯甲醇：0.3 mmol，室温，反应时间：3 h。CdS@MoS2异质结催化剂可见光（λ>420 nm）光催化产氢（b）和氧化苯甲醇（c）。（d）使用不同量时，CdS@MoS2的催化性能。

通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜图像表征，发现p型MoS2具有花状结构并紧密粘附在n型CdS半导体纳米棒上，从而形成p-n异质结。作为潜在的Z型光催化剂，CdS@MoS2异质结催化剂在可见光下有效地产生和分离电子-空穴对，其中电子用于还原以产生氢气，而空穴则将苯甲醇氧化为苯甲醛。此外，他们提出了光生电荷转移和分离的机理，并通过荧光光谱、电化学阻抗谱、光电流和莫特-肖特基测量进行了验证。结果表明，CdS@MoS2异质结具有快速的电荷分离和转移效率，极大地提高了苯甲醇的脱氢性能。

这项工作为高性能Z型光催化剂的合理设计，以及同时利用空穴和电子同时获得两种有价值的化学物质提供了思路。

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