Abstract Solar energy driven production of chemicals by photocatalysis holds great potential for solving the energy and environmental issues that are now being faced. However, the practical application of photocatalysis is limited because of low light absorbing efficiency, fast charge recombination rate, and low durability of photocatalysts. Herein we developed efficient solar energy-harvesting anisotropic binary heteronanocrystals (HNCs) composed of chemically exfoliated MoS2 (ce–MoS2) sheets and shape-controlled Cu2O NCs including cubic Cu2O (Cu2Ocube) and octahedral Cu2O NCs (Cu2Oocta). Because Cu2Ocube and Cu2Oocta are enclosed by the {1 0 0} and {1 1 1} facets, respectively, binary Cu2Ocube–MoS2 and Cu2Oocta–MoS2 HNCs can be considered as effective platforms for investigating the effects of surface structure and anisotropic morphology on photocatalytic reactions. The photocatalytic performance of Cu2O–MoS2 HNCs highly depended on both the surface facets of Cu2O NCs and the manner of Cu2O NCs and ce–MoS2 sheets coupling. The prepared anisotropic binary Cu2Ocube–MoS2 HNCs showed 2.5 times enhanced photocatalytic activity during hydrogen (H2) production compared with Cu2Oocta–MoS2 HNCs. In addition, the degradation of theophylline under visible light irradiation was 2 times faster with Cu2Ocube–MoS2 HNCs than with Cu2Oocta–MoS2 HNCs because of synergistic structural and compositional benefits.

中文翻译：

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用于高效可见光驱动光催化的 Cu2O-2D MoS2 各向异性异质纳米晶体

摘要 太阳能驱动的光催化化学品生产对于解决目前面临的能源和环境问题具有巨大潜力。然而，由于光催化剂的光吸收效率低、电荷复合速度快和光催化剂的耐久性低，光催化的实际应用受到限制。在此，我们开发了高效的太阳能收集各向异性二元异质纳米晶体 (HNCs)，由化学剥离的 MoS2 (ce-MoS2) 片和形状控制的 Cu2O NCs 组成，包括立方 Cu2O (Cu2Ocube) 和八面体 Cu2O NCs (Cu2Oocta)。因为 Cu2Ocube 和 Cu2Oocta 分别被 {1 0 0} 和 {1 1 1} 面包围，二元Cu2Ocube-MoS2 和Cu2Oocta-MoS2 HNCs 可以被认为是研究表面结构和各向异性形态对光催化反应影响的有效平台。Cu2O-MoS2 HNCs 的光催化性能高度依赖于 Cu2O NCs 的表面以及 Cu2O NCs 和 ce-MoS2 片耦合的方式。与 Cu2Oocta-MoS2 HNCs 相比，制备的各向异性二元 Cu2Ocube-MoS2 HNCs 在制氢（H2）过程中的光催化活性提高了 2.5 倍。此外，由于协同的结构和组成优势，在可见光照射下，Cu2Ocube-MoS2 HNCs 对茶碱的降解比 Cu2Oocta-MoS2 HNCs 快 2 倍。Cu2O-MoS2 HNCs 的光催化性能高度依赖于 Cu2O NCs 的表面以及 Cu2O NCs 和 ce-MoS2 片耦合的方式。与 Cu2Oocta-MoS2 HNCs 相比，制备的各向异性二元 Cu2Ocube-MoS2 HNCs 在制氢（H2）过程中的光催化活性提高了 2.5 倍。此外，由于协同的结构和组成优势，在可见光照射下，Cu2Ocube-MoS2 HNCs 对茶碱的降解比 Cu2Oocta-MoS2 HNCs 快 2 倍。Cu2O-MoS2 HNCs 的光催化性能高度依赖于 Cu2O NCs 的表面以及 Cu2O NCs 和 ce-MoS2 片耦合的方式。与 Cu2Oocta-MoS2 HNCs 相比，制备的各向异性二元 Cu2Ocube-MoS2 HNCs 在制氢（H2）过程中的光催化活性提高了 2.5 倍。此外，由于协同的结构和组成优势，在可见光照射下，Cu2Ocube-MoS2 HNCs 对茶碱的降解比 Cu2Oocta-MoS2 HNCs 快 2 倍。