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Fabrication of high-surface-area mesoporous frameworks of β-Ni(OH)2–CdIn2S4 p–n nano-heterojunctions for improved visible light photocatalytic hydrogen production
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-06-29 , DOI: 10.1039/d4qi01092b Evangelos K. Andreou 1 , Ioannis Vamvasakis 1 , Gerasimos S. Armatas 1
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-06-29 , DOI: 10.1039/d4qi01092b Evangelos K. Andreou 1 , Ioannis Vamvasakis 1 , Gerasimos S. Armatas 1
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Photocatalytic water splitting holds promise as a cost-effective method for renewable hydrogen production. To this end, synthesising high-performance and robust semiconductor photocatalysts is highly desired. In this study, an interfacial engineering strategy of mesoporous p–n heterojunction frameworks comprising CdIn2S4 assembled nanocrystals (ca. 5–7 nm in size) and β-Ni(OH)2 nanoparticles (ca. 7–8 nm in size) with significantly improved photocatalytic hydrogen evolution activity is described. The promotional effect of β-Ni(OH)2 on the electronic band structure and interfacial charge transfer kinetics of heterostructures is systematically elucidated through a combination of spectroscopic and (photo)electrochemical studies. Incorporating β-Ni(OH)2 effectively accelerates the charge separation process and enhances the utilization of surface-reaching photoexcited carriers for redox reactions. Benefiting from the superior charge transfer and mass transport kinetics, the Ni-modified CdIn2S4 mesostructures release H2 at a rate of ∼20 mmol h−1 gcat−1 under visible light illumination, corresponding to a 52% apparent quantum efficiency at 420 nm.
中文翻译：
β-Ni(OH)2–CdIn2S4 p–n纳米异质结高表面积介孔框架的制备，用于改善可见光光催化制氢
光催化水分解有望成为一种经济有效的可再生氢生产方法。为此，非常需要合成高性能且坚固的半导体光催化剂。在这项研究中，介孔 p-n 异质结框架的界面工程策略包括 CdIn 2 S 4 组装的纳米晶体（尺寸约 5-7 nm）和 β-Ni(OH) ) 2 纳米颗粒（尺寸约 7-8 nm）具有显着改善的光催化析氢活性。通过光谱和（光）电化学研究相结合，系统地阐明了 β-Ni(OH) 2 对异质结构的电子能带结构和界面电荷转移动力学的促进作用。引入β-Ni(OH) 2 有效地加速了电荷分离过程，并增强了氧化还原反应中到达表面的光激发载流子的利用率。受益于优异的电荷转移和质量传输动力学，Ni修饰的CdIn 2 S 4 介观结构以∼20 mmol h <的速率释放H 2 b8> g cat −1 可见光照射下，对应于 420 nm 处的表观量子效率 52%。
更新日期：2024-06-29
中文翻译：
β-Ni(OH)2–CdIn2S4 p–n纳米异质结高表面积介孔框架的制备，用于改善可见光光催化制氢
光催化水分解有望成为一种经济有效的可再生氢生产方法。为此，非常需要合成高性能且坚固的半导体光催化剂。在这项研究中，介孔 p-n 异质结框架的界面工程策略包括 CdIn 2 S 4 组装的纳米晶体（尺寸约 5-7 nm）和 β-Ni(OH) ) 2 纳米颗粒（尺寸约 7-8 nm）具有显着改善的光催化析氢活性。通过光谱和（光）电化学研究相结合，系统地阐明了 β-Ni(OH) 2 对异质结构的电子能带结构和界面电荷转移动力学的促进作用。引入β-Ni(OH) 2 有效地加速了电荷分离过程，并增强了氧化还原反应中到达表面的光激发载流子的利用率。受益于优异的电荷转移和质量传输动力学，Ni修饰的CdIn 2 S 4 介观结构以∼20 mmol h <的速率释放H 2 b8> g cat −1 可见光照射下，对应于 420 nm 处的表观量子效率 52%。
京公网安备 11010802027423号