Bridging Effect of S–C Bond for Boosting Electron Transfer over Cubic Hollow CoS/g-C3N4 Heterojunction toward Photocatalytic Hydrogen Production

X射线光电子能谱 电子转移 光催化 光致发光 异质结 氢键 化学 化学键 制氢 催化作用 光化学 材料科学 物理化学 化学工程 分子 有机化学 工程类 光电子学
作者
Zhaobo Fan,Xin Guo,Zhiliang Jin,Xin Li,Youji Li
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:38 (10): 3244-3256 被引量:86
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.1c03379
摘要

The construction of interfacial effects and chemical bonds between catalysts is one of the effective strategies to facilitate photogenerated electron transfer. A novel hollow cubic CoS is derived from Co-ZIF-9 and the S-C bond is successfully constructed between CoS and g-C3N4. The S-C bond acts as a bridge for electronic transmission, allowing the rapid transmission of photoelectron to hydrogen evolution active site in CoS. In addition, the results of electrochemical impedance spectroscopy and time-resolved photoluminescence spectroscopy show that the S-C bond acts as a bridge to quickly transfer photogenerated carriers in the composite material, and achieves the effect of high-efficiency hydrogen evolution. The hydrogen production of SgZ-45 reaches 9545 μmol·g-1 in 5 h, which is 53 and 12 times that of g-C3N4 and ZIF-9, respectively. The intrinsic mechanism of photoelectron transfer through S-C bonds can be further confirmed by density functional theory (DFT) calculations. This work provides new insights for building a chemical bond electron transfer bridge between MOF derivatives and nonmetallic photocatalytic materials.
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