Nat Commun：界面化学键和内电场调节的Z-方案Sv-ZnIn2S4/MoSe2光催化剂用于高效析氢

Nanoyu

2021-07-05

Z-方案异质结构的构建对于实现高效光催化水分解具有重要意义。然而，对Z-方案电荷转移的调节仍然是一个巨大的挑战。

近日，青岛科技大学李镇江教授，孟阿兰教授报道了通过缺陷诱导异质结构构建策略，成功地开发了一种界面Mo-S键和内电场调节的Z-方案S_v-ZnIn₂S₄/MoSe₂光催化剂，用于高效光催化制氢。

文章要点

1）研究发现，遵循Z-方案机制，内电场提供了必要的驱动力，将MoSe₂导带上的光生电子导向S_v-ZnIn₂S₄的价带。而界面Mo-S键在S_v-ZnIn₂S₄和MoSe₂之间产生直接的电荷转移通道，进一步加速了Z方案的电荷转移过程。此外，丰富的硫空位也有助于增强光吸收和加速光载流子分离。

2）上述因素共同导致了S_v-ZnIn₂S₄/MoSe₂催化剂的高效光催化性能。具体而言，优化后的光催化剂在420 nm处表现出76.48%的高AQY，在可见光下（λ> 420 nm）表现出63.21 mmol g^-1 h^-1的超高析氢速率，这比原始ZnIn₂S₄高约18.8倍。此外，S_v-ZnIn₂S₄/MoSe₂催化剂在连续5次光催化测试20 h后仍保持90%以上的速率保持率，显示出良好的循环稳定性。

该工作不仅提供了一种高效的直接Z-方案ZnIn₂S₄基异质结构光催化剂，而且为设计其他Z-方案光催化剂以实现高效的绿色能源转化提供了指导。

参考文献

Wang, X., Wang, X., Huang, J. et al. Interfacial chemical bond and internal electric field modulated Z-scheme Sv-ZnIn2S4/MoSe2 photocatalyst for efficient hydrogen evolution. Nat Commun 12, 4112 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-24511-z

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24511-z