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2D/1D CaIn2S4/TiO2 S-scheme heterojunction: In-situ hydrothermal synthesis and enhanced photocatalytic H2 evolution
Journal of Materiomics ( IF 8.4 ) Pub Date : 2024-12-09 , DOI: 10.1016/j.jmat.2024.100987 Qi Zhou, Kaijia Zhang, Yaorong Su, Xinhe Wu, Kai Wang, Guohong Wang
Journal of Materiomics ( IF 8.4 ) Pub Date : 2024-12-09 , DOI: 10.1016/j.jmat.2024.100987 Qi Zhou, Kaijia Zhang, Yaorong Su, Xinhe Wu, Kai Wang, Guohong Wang
Constructing S-scheme heterojunction between TiO2 and other reduction semiconductors can effectively enhance the intrinsically low carrier separation efficiency and increase the reduction ability of single TiO2 photocatalyst. In this work, a hydrothermally synthesized 2D CaIn2S4 nanosheets, possessing the merits of narrow bandgap and strong reduction ability, have been developed to construct S-scheme heterojunction with TiO2 nanofiber. It is found that the 2D CaIn2S4 nanosheets can be in-situ assembled onto the surface of 1D TiO2 nanofiber to form a 2D/1D CaIn2S4/TiO2 S-scheme heterojunction, which then presents an extremely reinforced H2-evolution rate (ca. 564.66 μmol·g–1·h–1), about 3- and 7-fold higher than that of the single TiO2 and CaIn2S4, respectively. Finally, the in-situ XPS, DFT calculations, steady and transient-state spectrum results indicate that the formation of S-scheme heterojunctions between CaIn2S4 and TiO2. This work may deliver a novel and insightful inspiration for the development of high-efficiency S-scheme heterojunction photocatalysts.
中文翻译:
2D/1D CaIn2S4/TiO2 S型异质结:原位水热合成和增强光催化析氢
在 TiO2 和其他还原半导体之间构建 S 型异质结可以有效提高本征低载流子分离效率,提高单个 TiO2 光催化剂的还原能力。本工作开发了一种水热合成的二维 CaIn2S4 纳米片,具有窄带隙和强还原能力的优点,用 TiO2 纳米纤维构建 S 型异质结。研究发现,2D CaIn2S4纳米片可以原位组装到1D TiO2纳米纤维表面,形成2D/1D CaIn2S4/TiO2 S异质结,然后呈现出极强的H2析出速率(约564.66 μmol·g–1·h–1),比单个TiO2和CaIn2S4高约3倍和7倍分别。最后,原位 XPS、DFT 计算、稳态和瞬态谱结果表明,CaIn2S4 和 TiO2 之间形成了 S 型异质结。这项工作可能为高效 S 型异质结光催化剂的开发提供新颖而有见地的启发。
更新日期:2024-12-09
中文翻译:
2D/1D CaIn2S4/TiO2 S型异质结:原位水热合成和增强光催化析氢
在 TiO2 和其他还原半导体之间构建 S 型异质结可以有效提高本征低载流子分离效率,提高单个 TiO2 光催化剂的还原能力。本工作开发了一种水热合成的二维 CaIn2S4 纳米片,具有窄带隙和强还原能力的优点,用 TiO2 纳米纤维构建 S 型异质结。研究发现,2D CaIn2S4纳米片可以原位组装到1D TiO2纳米纤维表面,形成2D/1D CaIn2S4/TiO2 S异质结,然后呈现出极强的H2析出速率(约564.66 μmol·g–1·h–1),比单个TiO2和CaIn2S4高约3倍和7倍分别。最后,原位 XPS、DFT 计算、稳态和瞬态谱结果表明,CaIn2S4 和 TiO2 之间形成了 S 型异质结。这项工作可能为高效 S 型异质结光催化剂的开发提供新颖而有见地的启发。