Small：Bi2S3–In2S3 异质结可见光催化剂

纳米

2021-08-30

构建拟天然光合成体系的Z型光催化剂体系具有多种有益特点，比如提高光吸收率、实现空间上将氧化-还原位点分离、实现较高的氧化还原能力等。

In₂S₃是一种n型半导体，具有2.0-2.2 eV的窄能带，表现了较好的稳定性，合适的导带位置，较高的光导电性和光响应能力，广泛被研究分解水、CO₂还原、N₂还原等领域的应用可能性。Bi₂S₃是非常类似In₂S₃的半导体材料，具有1.3 eV的窄能带结构，能够与In₂S₃形成较好的异质结。相关研究中成功构建了Bi₂S₃/In₂S₃的核壳结构催化剂、Bi₂S₃纳米花/In₂S₃纳米片多级结构催化剂等，表现有效改善的光催化反应性能。

有鉴于此，澳大利亚国立大学Siva Karuturi、武汉大学昝菱等报道了一种结构新型Bi₂S₃纳米棒@In₂S₃纳米粒子形成的异质结光催化剂体系，这种异质结光催化剂通过一锅水热合成法得到，在光催化还原Cr⁶⁺中展示了较高的效果。

本文要点：

（1）

作者通过系统性表征，发现In₂S₃(440)和Bi₂S₃(060)晶面产生紧密的耦合界面作用，这种界面显著改善异质结界面电荷转移。在可见光催化中，含有15 % Bi₂S₃的Bi₂S₃-In₂S₃异质结催化剂展示了最高的达到100 %的Cr⁶⁺还原光催化活性，同时具有很好的稳定性，性能达到目前相关最高的结果。

（2）

通过光学性质表征、光电化学表征、电化学阻抗、ESR等表征，发现这种Bi₂S₃–In₂S₃异质结光催化剂表现显著提高的光生电荷分离性质和光生电荷传输，此外作者验证了该异质结催化剂表现为Z型电子结构形式。

这种Z型Bi₂S₃–In₂S₃异质结光催化剂展示了高效率消除高毒性Cr⁶⁺的能力，能够应用于光催化能量转化等领域。

参考文献

Linjuan Wang, Siva Karuturi*, Ling Zan*, Bi₂S₃–In₂S₃ Heterostructures for Efficient Photoreduction of Highly Toxic Cr⁶⁺ Enabled by Facet-Coupling and Z-Scheme Structure, Small 2021, 2101833.

DOI: 10.1002/smll.202101833

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202101833