Interfacial engineering of Ti3C2 MXene/CdIn2S4 Schottky heterojunctions for boosting visible-light H2 evolution and Cr(VI) reduction

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作者
Chao Liu,Wen Xiao,Guiyun Yu,Qiang Wang,Jiawei Hu,Chenghao Xu,Xinyi Du,Jianguang Xu,Qinfang Zhang,Zhigang Zou
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:640: 851-863 被引量:79
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.02.137
摘要

Developing efficient heterojunction photocatalysts that have a high charge carrier separation rate and improved light-harvesting capacity is a crucial step in solving energy crisis and reducing environmental pollution. Herein, we synthesized few-layered Ti3C2 MXene sheets (MXs) by a manual shaking process, and combined with CdIn2S4 (CIS) to construct novel Ti3C2 MXene/CdIn2S4 (MXCIS) Schottky heterojunction through a solvothermal method. The strong interface between two-dimensional (2D) Ti3C2 MXene and 2D CIS nanoplates led to enhanced light-harvesting capacity and promoted charge separation rate. Additionally, the presence of S vacancies on the MXCIS surface helped to trap free electrons. The optimal sample, 5-MXCIS (with 5 wt% MXs loading), exhibited outstanding performance for photocatalytic hydrogen (H2) evolution and Cr(VI) reduction under visible light due to the synergistic effect of enhanced light-harvesting capacity and charge separation rate. The charge transfer kinetics was thoroughly studied using multiple techniques. The reactive species of •O2-, •OH and h+ were generated in 5-MXCIS system, and e- and •O2- radicals were found to be the main contributors to Cr(VI) photoreduction. Based on the characterization results, a possible photocatalytic mechanism for H2 evolution and Cr(VI) reduction was proposed. On the whole, this work provides new insights into the design of 2D/2D MXene-based Schottky heterojunction photocatalysts for boosting photocatalytic efficiency.
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