Trace Cu+-dominated band structure engineering in CuxIn0.25ZnSy for promoting photocatalytic H2 evolution

光催化 兴奋剂 半导体 带隙 价(化学) 离子 催化作用 带材弯曲 材料科学 化学 纳米技术 光电子学 有机化学
作者
Kun Li,Lingling Ding,Jinghan Li,Shuaishuai Liu,Fan Fang,Donglei Guo,Kun Chang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:641: 239-250 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.03.004
摘要

As an attractive semiconductor photocatalyst, (CuInS2)x-(ZnS)y has been intensively studied in photocatalysis, due to its unique layered structure and stability. Here, we synthesized a series of CuxIn0.25ZnSy photocatalysts with different trace Cu+-dominated ratios. The results show that doping with Cu+ ions leads to an increase in the valence state of In and the formation of a distorted S structure, simultaneously inducing a decrease in the semiconductor bandgap. When the doping amount of Cu+ ions is 0.04 atomic ratio to Zn, the optimized Cu0.04In0.25ZnSy photocatalyst with a bandgap of 2.16 eV shows the highest catalytic hydrogen evolution activity (191.4 μmol.h-1). Subsequently, among the common cocatalysts, Rh loaded Cu0.04In0.25ZnSy gives the highest activity of 1189.8 μmol·h-1, corresponding to an apparent quantum efficiency of 49.11 % at 420 nm. Moreover, the internal mechanism of photogenerated carrier transfer between semiconductors and different cocatalysts is analyzed by the band bending phenomenon.

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