Z-方案异质结构的构建对于实现高效光催化水分解具有重要意义。然而,对Z-方案电荷转移的调节仍然是一个巨大的挑战。
近日,青岛科技大学李镇江教授,孟阿兰教授报道了通过缺陷诱导异质结构构建策略,成功地开发了一种界面Mo-S键和内电场调节的Z-方案Sv-ZnIn2S4/MoSe2光催化剂,用于高效光催化制氢。
文章要点
1)研究发现,遵循Z-方案机制,内电场提供了必要的驱动力,将MoSe2导带上的光生电子导向Sv-ZnIn2S4的价带。而界面Mo-S键在Sv-ZnIn2S4和MoSe2之间产生直接的电荷转移通道,进一步加速了Z方案的电荷转移过程。此外,丰富的硫空位也有助于增强光吸收和加速光载流子分离。
2)上述因素共同导致了Sv-ZnIn2S4/MoSe2催化剂的高效光催化性能。具体而言,优化后的光催化剂在420 nm处表现出76.48%的高AQY,在可见光下(λ> 420 nm)表现出63.21 mmol g-1 h-1的超高析氢速率,这比原始ZnIn2S4高约18.8倍。此外,Sv-ZnIn2S4/MoSe2催化剂在连续5次光催化测试20 h后仍保持90%以上的速率保持率,显示出良好的循环稳定性。
该工作不仅提供了一种高效的直接Z-方案ZnIn2S4基异质结构光催化剂,而且为设计其他Z-方案光催化剂以实现高效的绿色能源转化提供了指导。
参考文献
Wang, X., Wang, X., Huang, J. et al. Interfacial chemical bond and internal electric field modulated Z-scheme Sv-ZnIn2S4/MoSe2 photocatalyst for efficient hydrogen evolution. Nat Commun 12, 4112 (2021).
DOI:10.1038/s41467-021-24511-z
https://doi.org/10.1038/s41467-021-24511-z