光催化制氢被认为是一种可能用于知足能源必要的很有前途的方法。理思的光催化编制拓荒已经取得了高大的成效，但是太阳能驱动水瓦解制氢的潜在行使仍面临许多挑拨。比方，为了发展光催化分解水制氢活性，一种常见的战术是利用空穴作古剂（三乙醇胺、乳酸、三乙胺等）。然而，仙游剂的诈欺会枉费光生空穴的能量，并发生少许无价钱的氧化物，补充全面反映的资本。苯甲醇采取性氧化成苯甲醛在家当上具有极大的诈骗前景，于是，为了实现光生空穴的有效损失，前进光催化制氢的绿色路径，同时得到两种高附加值的产物，垦荒一种半导体催化剂用于光催化制氢耦合苯甲醇采选性氧化极度具有吸引力。

　　抉择原位Suzuki偶联集合制备了一系列PSO-Fe 2O 3复关资料。图1a,b表现了原位XPS考试功效，PSO-Fe 2O 3-10在接触界面处形成了内修电场，光生电子由α-Fe 2O 3向PSO挪动。随后欺诈EPR才能（图2a,b），对可见光下超氧基自由基和羟基自由基进行了实验，叙明了PSO-Fe 2O 3-10具有较强的氧化还原才华。依照费米能级差，能带曲折及光生电子挪动解说PSO-Fe 2O 3异质结符合Z型电荷移动机制，可以有效地促进光生电子-空穴的阔别，进而进步光催化活性。

　　瞬态吸取光谱筹商了PSO，α-Fe 2O 3和PSO-Fe 2O 3异质结在皮秒模范上的电荷传输动力学（图2）。α-Fe 2O 3瞬态汲取速速衰减，注解电子空穴复关动力学爆发在十分短的时间标准上。而相较于PSO，PSO-Fe 2O 3-10中具有更高效、更快的电子转移。高效的电荷别离和疾速的电子俘获抑低了电荷复合，注释PSO-Fe 2O 3异质结具有更优越的光催化活性。

　　图3呈现了所制备的光催化剂在区别条件下的光催化性能。相较于PSO和α-Fe 2O 3，PSO-Fe 2O 3异质结在光催化制氢耦闭苯甲醇氧化中发挥出更优良的光催化活性，此中PSO-Fe 2O 3-10在最佳条件下，氢气和苯甲醛的禀赋快率区别为29.5 μmol h −1和23.1 μmol h −1，高于绝大多数有机-无机复关材料。兴致的是，与响应的乙腈介质比较，PSO-Fe 2O 3复关材料在水溶液中具有更高的光驱动苯甲醛挪动功用，阐明苯甲醇与水共存可能鼓吹光催化析氢和抉择性氧化苯甲醇分娩苯甲醛。

　　图4a电子自旋共振谱恶果显示反响原委中发作了碳自由基。其它，同位素践诺注解在苯甲醇水溶液反应经过中，氢质子起源于苯甲醇氧化脱氢和水克复。按照上述推行效用，提出了光催化制氢耦合苯甲醇氧化的大概机理。如图4b，在光照射下，α-Fe 2O 3的光生电子与PSO的光生空穴复闭。与此同时，光催化剂表面的一个活性苯甲醇分子被空穴氧化脱去质子，天分一个醇氧阴离子和一个质子。随后，光生空穴与醇氧阴离子反应禀赋呼应的碳自由基和质子。碳自由基进一步氧化形成苯甲醛，两个质子或水与电子响应，同时先天氢气。

　　图4.(a)DMPO-·C的EPR光谱，(b)光催化制氢耦合苯甲醇氧化的机理示意图。

　　综上所述，这项工作针对光催化制氢耦合芬芳醇氧化反应布置了具有精良能带机关的PSO-Fe 2O 3 Z型异质结，在苯甲醇水溶液中氢气和苯甲醛的天资速率不同为29.5 μmol h −1和23.1 μmol h −1，苯甲醛的采选性约为96%。双功效Z型异质结的制备，作废了氢气发生源委中逝世剂的利用，天分具有高采选性的苯甲醛。这项工作体系说明了材料的光吸取、能带机合、电荷迁移以及光催化活性，为开辟经济、绿色环保的氢燃料和高附加值的化学品提供了新计谋。

　　汪锋教授，博士生导师，获教化部新世纪优越人才维护计算，“楚天学子”特聘熏陶，“工大学子”特聘陶染，日本滋贺医科大学客座副教授，“3551”光谷人才筹划。首要从事新型具有敏感结构的共轭聚集物的合成与制备，商讨和揭穿成就原料的光催化活性，商议光催化反应机理。在Appl. Catal. B: Environ，Nature Commun.，J. Am. Chem. Soc.等国际一流期刊上宣告论文70余篇。

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