CdSe量子ドットで装飾されたCeO(111)ファセットの界面工学

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J Colloid Interface Sci.2020 Jun;579:707-713. S0021-9797(20)30845-6. doi: 10.1016/j.jcis.2020.06.100.Epub 2020-06-27.

CdSe量子ドットで装飾されたCeO(111)ファセットの界面工学

Interface engineering in CeO (111) facets decorated with CdSe quantum dots for photocatalytic hydrogen evolution.

Yongjin Ma
Pengfei Ou
Ziyu Wang
Anquan Zhu
Lili Lu
Yuhui Zhang
Weixuan Zeng
Jun Song
Jun Pan

PMID: 32663659 DOI: 10.1016/j.jcis.2020.06.100.

抄録

光触媒的水素発生反応(HER)の分野では、ヘテロ構造の界面の研究が盛んに行われている。本研究では、湿式化学法によりCdSe QDs/CeO(111)ヘテロ構造を合成した。その結果、CdSe QDs/CeO(111)-0.075は283.32μmolghと高い光触媒活性を示した。これは、光吸収強度とエッジの向上、再結合の低減、分離・移動の向上、光発生キャリアの長寿命化に起因するものである。密度汎関数理論(DFT)計算により、CdSe QDs/CeO(111)ヘテロ構造のHER活性の向上は、CdSeやCeOに比べて水吸着が強く、水解離のエネルギー障壁が低く、水素吸着の自由エネルギーが最適化されていることを確認した。このようなヘテロ構造の構築戦略は、光触媒的水素生成反応や他の触媒反応の性能を向上させるための有望な道筋を提供するものである。

The interfaces of heterostructures have been widely studied in the field of photocatalytic H evolution reaction (HER). In the present study, the CdSe QDs/CeO(111) heterostructures were synthesized by wet chemistry method. The CdSe QDs/CeO(111)-0.075 showed higher photocatalytic H evolution with 283.32 µmol gh, because of the enhanced light absorbance intensity and edge, lower recombination, higher separation and transfer, as well as longer lifetime of the photogenerated carrier. Density functional theory (DFT) calculations further confirmed that the enhanced HER activity of CdSe QDs/CeO(111) heterostructures is resulted from a stronger water adsorption, a lower energy barrier of water dissociation and a more optimal free energy of hydrogen adsorption than CdSe and CeO. The strategy of construction heterostructures provides a promising pathway for enhancing the performance of photocatalytic H evolution as well as other catalytic reactions.