二维(2D)半导体光催化比其他光催化材料更有优势，2D半导体通常具有大的比表面积和丰富的活性中心。磷硅（SiP）具有体中的间接带隙和单层中的直接带隙，由于其各向异性的层状结构、可调的带隙和高的载流子迁移率，最近成为一种有吸引力的2D材料。然而，SiP作为光催化剂用于光催化的实验研究依旧很少。

近日，杭州电子科技大学元勇军教授，东南大学Jie Guan，南京大学于振涛教授报道了2D SiP NSs用于可见光光催化制氢和固氮。

文章要点

1）研究人员采用简单的超声波辅助液体剥离技术，以原料液为原料制备了SiP NSs。在超声过程中，超声作用减弱了SiP层之间的相互作用，导致SiP NSs从其晶体中剥落。单层SiP的2D晶格具有一个矩形晶胞，晶格常数a=3.53 Å，b=20.55 Å，每个Si原子与三个相邻的P原子和一个Si原子键合，每个P原子与三个Si原子结合。

2）由于强的集光能力和大的比表面积，SiP NSs表现出高的光催化活性，在乙醇作为牺牲试剂存在下，420 nm处的H₂产生率为528 μmol h^-1 g^-1，AQY为3.56%。更重要的是，利用SiP NSs作为析氢光催化剂，构建了Z-型Pt/SiP NSsCo(bpy)₃³⁺/Co(bpy)₃²⁺-Co₃O₄/BiVO₄光催化全水分解体系，其最高的H₂和O₂生成速率分别达到71和31 μmol h⁻¹ g⁻¹。

3）此外，以P空位为活性中心的SiP NSs是一种高效的固氮催化剂，NH₃生成速率可达35 μmol h⁻¹ g⁻¹。

本研究展示了2D SiP作为一种无金属光催化剂在可见光催化中的巨大潜力。

参考文献

Yong-Jun Yuan, et al, SiP Nanosheets: A Metal-Free Two-Dimensional Photocatalyst for Visible-Light Photocatalytic H₂ Production and Nitrogen Fixation, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c02831

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c02831