合理设计和制造高活性的光催化剂，对于实现太阳能到化学的转化，解决世界范围内的能源和环境问题具有重要的意义。因此，有必要利用各种原位表征来揭示光催化剂在现实条件下的元素/空间/时间分辨电荷动力学和表面物种演化。此外，上述机理与光催化剂原子尺度组成/结构的关联可以进一步指导高性能光催化剂的原子水平设计/合成。

近日，阿德莱德大学乔世璋教授，Jingrun Ran采用原位热注入法制备了含Ru原子的硫化镉量子点。

文章要点

1）优化后的Ru掺杂硫化镉量子点(Ru0.1)对过氧化氢(8.78 mmol g⁻¹ h⁻¹)和苯甲醛(11.70 mmol g⁻¹ h⁻¹)具有良好的光催化析出性能。

2）四种不同的原位表征表明，在现实条件下，高氧化态(+3)的Ru原子有效地将光生电子从体表面吸引到Ru0.1的整个表面；这些定向电子流也通过有效地减少电子-空穴复合，极大地促进了光生空穴从体到表面的转移。

3）原位漫反射红外傅里叶变换光谱、电子自旋光谱和物种捕获实验进一步揭示了过氧化氢析出的三种可能的反应途径。这项工作强调了利用原位表征来揭示现实条件下光催化剂的元素/空间/时间分辨电子/空穴动力学和表面物种的生成。

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Amin Talebian-Kiakalaieh, et al, In Situ Characterizations Revealing Ruthenium-Atom-Induced Raise of Photocatalytic Performance, Adv. Energy Mater. 2023, 2301594

DOI: 10.1002/aenm.202301594

https://doi.org/10.1002/aenm.202301594