通过氧空位工程调控的SnO2–x与超薄CoAl层状双氢氧化物耦合：一种高效的异质结结构，用于光催化和电催化产氢反应

《ACS Applied Energy Materials》：Oxygen Vacancy-Engineered SnO2–x Coupled with Ultrathin CoAl-Layered Double Hydroxide: An Efficient S-Scheme Heterojunction for Photocatalytic and Electrocatalytic H2 Generation

本研究通过水热法结合甲酰胺辅助剥离合成CoAl-LDH/SnO???纳米复合材料，形成n–n异质结与氧空位协同效应，显著提升析氢活性，产氢率达727.21 μmol g?1 h?1，同时具有低过电位、高法拉第效率和长期稳定性，为新型光-电催化制氢材料设计提供新策略。

　　

在本研究中，我们通过水热法合成CoAl-LDH/SnO_2–x纳米复合材料，并结合甲酰胺辅助剥离技术，开发了一种兼具光催化和电催化性能的双功能体系，用于氢气的生成。这种体系将缺氧的SnO₂–_x纳米颗粒与超薄的CoAl-LDH纳米片层结合，形成了n–n型S结构异质结。XPS和EPR分析证实了氧空位的存在，这些氧空位在调控电子结构、增加电子密度以及改善电荷分离方面起着关键作用。得益于这些特性，该复合材料的氢气生成速率显著提升至727.21 μmol g^–1 h^–1，远超原始材料。在电催化析氢反应（HER）中，UCAL/SnO_2–x-2在10 mA cm^–2的电流密度下仅表现出137 mV的过电势，Tafel斜率为127 mV dec^–1，同时具有所有测试样品中最低的电荷转移电阻。此外，该催化剂在100小时内的稳定性良好，法拉第效率高达85.3%。这些结果凸显了氧空位和S结构异质结在提升催化活性方面的协同作用，为先进光催化剂和电催化剂的合理设计提供了可靠且高效的方法，从而实现可持续的氢气生产。