Synergistic effects of Tin sulfide Nitrogen-doped titania Nanobelt-Modified graphitic carbon nitride nanosheets with outstanding photocatalytic activity

材料科学 光催化 石墨氮化碳 异质结 三元运算 化学工程 载流子 碳纤维 吸收(声学) 纳米技术 光电子学 复合数 化学 催化作用 复合材料 生物化学 工程类 程序设计语言 计算机科学
作者
Kotesh Kumar Mandari,Namgyu Son,Misook Kang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:606: 1767-1778 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2021.08.120
摘要

Designing efficient ternary nanostructures is a feasible approach for energy production under simulated solar irradiation. In this study, excellent photoexcited charge carrier separation and enhanced visible-light response were achieved with nitrogen-doped titania nanobelts (N-TNBs), whose 1D geometry facilitated the fabrication of a heterostructure with SnS2 on the surface of graphitic carbon nitride (g-C3N4). We established the design of SnS2@N-TNB and SnS2@N-TNB/g-C3N4 heterostructures by in situ hydrothermal and ultrasonication processes, and achieved commendable simulated solar light driven photocatalytic H2 generation. UV-vis diffuse reflectance spectroscopy analysis revealed a red shift in the absorption spectra of the SnS2@N-TNB and SnS2@N-TNB/g-C3N4 samples. The H2 produced via SnS2@N-TNB-10/g-C3N4 (6730.8 µmol/g/h) was 2.6 times higher than that produced by SnS2@N-TNB (2515.1 µmol/g/h), and 299 times higher than that produced by N-TNB (22.5 µmol/g/h). The improved photocatalytic H2 production was attributed to the maximum interface contact between SnS2@N-TNB and g-C3N4, and to the improved visible-light absorption and effective charge-carrier separation. Therefore, the present study provides novel insights for combining the advantages of ternary materials to improve the conversion of solar energy to H2 fuel.
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