第一作者： Xiangyu Lu，Aomei Tong，Dian Luo

通讯作者：Yucheng Huang，Zhou Lu，Yonghong Ni

通讯单位：安徽师范大学

研究内容： 

有效地利用光激发电子来实现高效的光催化制氢是非常理想的。本文研究了原子分散铂团簇作为一种新型单原子共催化剂，显著提高了光催化H₂的产率。在可见光照射下，其峰值可达13.0 mmol g^-1h^-1。同步辐射x射线吸收精细结构(XAFS)光谱验证了Pt团簇均匀地固定在具有Pt - S₄活性位点的CdS纳米棒表面。：超快瞬态吸收(TA)光谱清楚地表明，原子分散的铂可以快速提取CdS纳米棒的光生电子。密度泛函理论(DFT)计算进一步证明了单原子铂作为助催化剂的优越性。本工作为用团簇法制备单原子助催化剂提供了一种新的方法，可用于高光催化性能的光催化剂。

要点一：

本文通过将由谷胱甘肽配体保护的铂纳米团簇与CdS锚定，制备了一种新型的光催化剂。使用基于同步辐射光源的XANES和EXAFS表征，证实了铂以Pt-S₄的配位结构形式存在。

要点二：

在光催化产氢反应中，经退火处理后的Pt₅/CdS光催化剂表现出了较高的催化活性，在λ ≥ 400 nm的可见光照射下产氢性能达到13.0 mmol g^-1 h^-1，远优于单纯的CdS纳米棒，且经过20小时循环反应后催化活性没有明显降低，显著优于未经退火处理的Pt₅(GS)₁₀/CdS，证明其拥有较好的稳定性。

要点三：

作者通过超快瞬态吸收光谱探究其光催化过程中电子转移过程，详细记录了CdS中的电子弛豫动力学。与CdS催化剂相比，Pt₅/CdS催化剂的表面存在着单原子铂而开启了额外的电子转移通道。根据超快瞬态吸收光谱收集的界面电子动力学，可以得出激发态电子从CdS转移到Pt-S₄活性位点，使载流子能够进行有效的空间分离。

图1. (a) )在Pt₅/CdS催化剂、Pt箔和PtO₂上的PtL₃ -边XANES光谱;(b) Pt₅/CdS、Pt箔和PtO₂的FT-EXAFS光谱；(c) Pt₅/CdS、Pt箔和PtO₂的EXAFS k空间拟合曲线；(d) XAFS R空间拟合曲线(黑色:实测;(红色:配位)和Pt原子在Pt₅/CdS中可能的配位构型(插图)。

图2: (a) 不同浓度的Pt₅(GS)₁₀体系制备不同的催化剂的光催化性能；(b)热处理对样品光催化性能的影响；(c) 样品的循环稳定实验。

图3：在400 nm激发下CdS (a)和(b) Pt₅/CdS的TA光谱的伪彩色图；(c,d) CdS和Pt₅/CdS的TA光谱；(e)在探测波长为505 nm的测试条件下，测定了CdS和Pt5/CdS的弛豫动力学；(f) Pt₅/CdS的光催化机理图。

参考文献

X. Lu, A. Tong, D. Luo, F. Jiang, J. Wei, Y. Huang, Z. Jiang, Z. Lu, Y. Ni, Confining single Pt atoms from Pt clusters on multi-armed CdS for enhanced photocatalytic hydrogen evolution, J. Mater. Chem. A, 10 (2022) 4594-4600.