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In-situ Mo doped ZnIn2S4 wrapped MoO3 S-scheme heterojunction via Mo-S bonds to enhance photocatalytic HER

光催化 电子顺磁共振 材料科学 异质结 兴奋剂 催化作用 密度泛函理论 化学工程 光化学 化学 光电子学 计算化学 核磁共振 有机化学 物理 工程类
作者
Hang Su,Hongming Lou,Zhipeng Zhao,Lan Zhou,Yuxia Pang,Haijiao Xie,C.N.R. Rao,Dongjie Yang,Xueqing Qiu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:430: 132770-132770 被引量:122
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.132770
摘要

The construction of ZnIn2S4 based heterogeneous structure combined with in-situ relatively metal doping remains a great challenge. A direct Step-scheme (S-scheme) of in-situ Mo doped ZnIn2S4 wrapped MoO3 (MoO3@Mo-ZIS) was prepared in this work based on the thermal solubility properties of MoO3. The optimized photocatalyst of MoO3@Mo-ZIS exhibits superior H2 evolution rate of 5.5 mmol/g/h without co-catalysts, which is the 6.5 and 1.3 times of ZIS and 40 Mo doped ZIS (40 Mo-ZIS), respectively. The excellent photocatalytic activity was attributed to the Mo doping and formation of Mo-S species. The density functional theory (DFT) calculations demonstrate that the Mo-S species would form a new hybridized state near the Fermi level, reducing the ΔGH* to enhance photocatalytic hydrogen evolution reaction (HER). Furthermore, the direct S-scheme heterojunction of MoO3@Mo-ZIS confirmed by Electron paramagnetic resonance (EPR) and Kelvin probe force microscopy (KPFM) promotes photogenerated carrier separation, thus enhancing the performance of photocatalytic HER.
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