
物理化学学报 >> 2023, Vol. 39 >> Issue (11): 2302017.doi: 10.3866/PKU.WHXB202302017
蔡晓燕1,2,3, 杜家豪2, 钟光明2, 张一鸣2, 毛梁2,*(
), 娄在祝4,*(
)
收稿日期:2023-02-13
录用日期:2023-03-17
发布日期:2023-03-23
通讯作者:
毛梁,娄在祝
E-mail:maoliang@cumt.edu.cn;zzlou@jnu.edu.cn
基金资助:
Xiaoyan Cai1,2,3, Jiahao Du2, Guangming Zhong2, Yiming Zhang2, Liang Mao2,*(
), Zaizhu Lou4,*(
)
Received:2023-02-13
Accepted:2023-03-17
Published:2023-03-23
Contact:
Liang Mao, Zaizhu Lou
E-mail:maoliang@cumt.edu.cn;zzlou@jnu.edu.cn
Supported by: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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Fig 5
(a) Photocatalytic H2 evolution over different samples under visible light (λ > 400 nm). Comparison of photocatalytic H2 evolution rate of (b) 1:x-CeO2/ZCIS (x = 4, 6, 8) and (c) 1:6-CeO2/ZxC1−xI2S4 (x = 1, 0.9, 0.8) samples. AQE and UV-Vis DRS of (d) CeO2/ZIS and (e) CeO2/ZCIS. (f) Photocatalytic stability investigation of the recycled CeO2/ZCIS."
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