半导体光催化剂上的光催化析氢(PHE)通常受到有限的光捕获和光生电子-空穴对分离的限制。目前大多数PHE系统的报道是通过使用有机牺牲电子供体(SED)消耗光生空穴来促进反应进行。然而，SEDs的引入不仅会引起环境问题，还会增加反应成本。在此，吉林大学饶衡和宋晓伟等通过选择微孔沸石为模板，嵌入亚纳米尺寸Pd纳米粒子(Pd NPs)，成功合成了一种具有夹心状中空Pd@TiO2@ZnIn2S4纳米盒双功能光催化剂。中空结构的TiO2可以与表面的ZnIn2S4纳米片形成异质结，这种特定组合和形态可以提高催化剂光收集能力并提高太阳能转换效率。同时，限制在沸石上的Pd NPs助催化剂，通过基于超小尺寸效应诱导的较低费米能级来增强电荷分离。因此，得到的夹层状Pd@TiO2@ZnIn2S4纳米盒可以作为一种高效的双功能光催化剂，在不添加任何SED的情况下，其能够同时进行苄胺(BA)的氧化偶联和析氢。具体而言，夹层状Pd@TiO2@ZnIn2S4纳米盒不仅表现出5.35 mmol h-1 g-1的高PHE效率，而且还具有优异的BA转化率(> 99%)和高的N-苄基苯扎二亚胺选择性(99%)。双功能光催化反应的机理为: 在模拟的太阳光照射下，中空的TiO2和ZnIn2S4被同时激发。光生电子可以转移到导带(CB)中，并在价带(VB)处留下光生空穴。ZnIn2S4的CB高于TiO2，ZnIn2S4的VB低于TiO2，因此，光生电子可以从ZnIn2S4的CB迁移到TiO2，空穴聚集在ZnIn2S4的VB处。光生电子用于产氢，光生空穴作为氧化试剂进行 BA 氧化偶联转化，析氢和BA氧化的双功能光催化反应同时进行。Dual-Functional Photocatalysis for Cooperative Hydrogen Evolution and Benzylamine Oxidation Coupling over Sandwiched-Like Pd@TiO2@ZnIn2S4 Nanobox. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202105114
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