S-型异质结CeO_(2)/Zn_(x)Cd_(1-x)In_(2)S_(4)空心结构的构建及其可见光分解水制氢性能

作     者：蔡晓燕 杜家豪 钟光明 张一鸣 毛梁 娄在祝 Xiaoyan Cai;Jiahao Du;Guangming Zhong;Yiming Zhang;Liang Mao;Zaizhu Lou

作者机构：中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学材料与物理学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008 暨南大学广东省纳米光操控重点实验室纳米光子学研究院广州511443 

基　　金：国家自然科学基金(22209203,22175076) 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,CUMTMS202207) 中国矿业大学大学生创新创业训练计划(202210290200Y)资助项目 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2023年第39卷第11期

页      码：120-130页

摘      要：层状结构材料ZnIn_(2)S_(4)(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CeO_(2)空心球表面原位生长ZnxCd1-xIn_(2)S_(4)(ZCIS)纳米片,成功制备了具有分级中空结构的CeO_(2)/ZCIS复合光催化剂。制备的1:6-CeO_(2)/Zn_(0.9)Cd_(0.1)In_(2)S_(4)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CeO_(2)/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CeO_(2)/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CeO_(2)/ZIS异质结,ZCIS和CeO_(2)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CeO_(2),在CeO_(2)/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。

主 题 词：光催化 制氢 S-型异质结 内建电场 电荷分离 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 070304[070304] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3866/PKU.WHXB202302017

馆 藏 号：203124271...