B-Cu共修饰MnxCd1?xS纳米棒：载流子分离与传输动力学提升助力太阳能驱动产氢

本文报道了一种金属-非金属共修饰策略，通过硼（B）和铜（Cu）协同改性锰镉硫（MnxCd1?xS, MCS）纳米棒，显著提升了其光催化产氢性能。该策略通过增强内置电场（IEF）、优化能带结构、降低界面电荷转移阻力与析氢反应（HER）过电位，实现了载流子分离效率与反应动力学的协同促进，为开发高效太阳能转化催化剂提供了新见解。

　　

Section snippets

Chemicals

醋酸铜二水合物（Cu(ac)₂·2H₂O, AR）、醋酸镉二水合物（Cd(ac)₂·2H₂O, AR）、硼酸（H₃BO₃, AR）、硫酸钠（Na₂SO₄, AR）、亚硫酸钠（Na₂SO₃, AR）、硫代乙酰胺（CH₃CSNH₂, AR）、无水乙醇（AR）和乙二胺（AR）。这些化学品购自国药集团化学试剂有限公司（中国）。四水合醋酸锰（Mn(ac)₂·4H₂O, AR）购自上海展云化学有限公司（中国）。所有上述化学品均未经进一步纯化直接使用。

Results and discussion

如图1a所示，B/Cu-MCS/BO_x纳米棒通过溶剂热法结合热处理的两步法制备。作为对比，裸MCS、Cu掺杂MCS（Cu-MCS）、B修饰MCS（B-MCS/BO_x）纳米棒也根据B/Cu-MCS/BO_x纳米棒的合成方法（细节见补充材料）进行合成。

Conclusions

总之，我们合成了一种具有增强载流子分离和传输动力学的B/Cu-MCS/BO_x纳米棒，用于太阳能驱动的水相析氢。研究发现，B和Cu原子均掺杂到MCS纳米棒中，同时有少量BO_x纳米颗粒负载在共掺杂的纳米棒上。与纯MCS相比，B/Cu-MCS/BO_x的析氢速率提高了2.8倍。增强的光催化活性主要源于B和Cu的共修饰效应。首先，硫空位（V_S）浓度增加……