H2O及其中間體在缺電子Mn(3+δ)+位的自發增強吸附及其促進光催化產H2O2性能

摘要：過渡金屬羥基氧化物已被證明是水氧化反應的可靠助催化劑。然而，在水氧化過程中它們對H2O及其中間產物的吸附能力不足，極大制約了水氧化速率的提高。在本研究中，H2O及其中間體在MnOOH助劑的缺電子Mn（3+δ）+上的自發增強吸附可以極大地促進水的快速氧化，從而在純水體系中實現高效的光催化H2O2生成。首先，無定形MnOOH通過定向光誘導氧化方法選擇性地沉積在AuPd改性的單晶BiVO4光催化劑的（110）面上，從而制備了AuPd/BiVO4/MnOOH光催化劑。光催化實驗表明，所制備的AuPd/BiVO4/MnOOH （0.5%）光催化劑的H2O2產生速率達到214 μmol?L?1，并表現出良好的穩定性和重現性。密度泛函理論計算和X射線光電子能譜表征表明，MnOOH的自由電子可以有效地轉移到BiVO4上，誘導缺電子Mn位（Mn（3+δ）+）的產生，從而自發地促進H2O及其中間體的吸附，增強四電子WOR反應，導致H2O2的高效生成。本文關于助催化劑與主體催化劑之間強相互作用的工作為其它高效催化材料的合理設計提供了一種新的思路。

關鍵詞：光催化；H2O2生產；MnOOH助催化劑；單晶BiVO4；H2O吸附

中圖分類號：O643