Constructing a CeO2/ZnxCd1−xIn2S4 S-Scheme Hollow Heterostructure for Efficient Photocatalytic H2 Evolution

Xiaoyan Cai Jiahao Du Guangming Zhong Yiming Zhang Liang Mao Zaizhu Lou

Citation:  Xiaoyan Cai, Jiahao Du, Guangming Zhong, Yiming Zhang, Liang Mao, Zaizhu Lou. Constructing a CeO2/ZnxCd1−xIn2S4 S-Scheme Hollow Heterostructure for Efficient Photocatalytic H2 Evolution[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2023, 39(11): 230201. doi: 10.3866/PKU.WHXB202302017 shu

S-型异质结CeO2/ZnxCd1−xIn2S4空心结构的构建及其可见光分解水制氢性能

    通讯作者: 毛梁, maoliang@cumt.edu.cn
    娄在祝, zzlou@jnu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 22209203

    国家自然科学基金 22175076

    中国博士后科学基金 2021M693419

    江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室“鹏程尚学教育金” PCSX202202

    中国矿业大学材料科学与工程学科引导基金 CUMTMS202202

    中国矿业大学材料科学与工程学科引导基金 CUMTMS202207

    中国矿业大学大学生创新创业训练计划 202210290200Y

摘要: 层状结构材料ZnIn2S4 (ZIS)具有强的可见光吸收、合适的能带结构、高的化学稳定性和低毒性,是优良的光催化材料。然而,ZIS的低载流子分离效率造成其光催化产氢效率较低。为了解决这一难题,本文提出了一种整合固溶体形成和异质结构建的能带结构调控策略。通过在CeO2空心球表面原位生长ZnxCd1−xIn2S4 (ZCIS)纳米片,成功制备了具有分级中空结构的CeO2/ZCIS复合光催化剂。制备的1:6-CeO2/Zn0.9Cd0.1In2S4样品在可见光下表现出了4.09 mmol·g−1·h−1的最佳产氢速率,分别是ZIS、ZCIS和CeO2/ZIS的6.8、3.0和2.2倍。其光催化活性的显著增强主要归功于CeO2/ZCIS的能带结构改变产生S-型异质结电荷传输通道。同时,引入Cd阳离子使得ZIS的导带和价带同时上移,为水裂解提供强还原性光电子。相比于CeO2/ZIS异质结,ZCIS和CeO2之间存在更大的费米能级差,可促进更多的自由电子从ZCIS转移到CeO2,在CeO2/ZCIS界面形成强内建电场,促进载流子有效分离,提高光催化产氢效率。本研究将为S-型异质结光催化材料设计和构筑提供一种有效策略。

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  • 发布日期:  2023-11-15
  • 收稿日期:  2023-02-13
  • 接受日期:  2023-03-17
  • 修回日期:  2023-03-16
  • 网络出版日期:  2023-03-23
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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