Type-II Heterojunction CdIn2S4/BiVO4 Coupling with CQDs to Improve PEC Water Splitting Performance Synergistically

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作者
Jiachen Wang,Tingsheng Zhou,Yan Zhang,Lei Li,Changhui Zhou,Jing Bai,Jinhua Li,Hong Zhu,Baoxue Zhou
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (40): 45392-45402 被引量:56
标识
DOI:10.1021/acsami.2c12618
摘要

Bismuth vanadate (BiVO4) has been considered as a promising photoelectrocatalytic (PEC) semiconductor, but suffers from severe hole recombination, attributed to the short hole-diffusion length and the low carrier mobility. Herein, a type-II heterojunction CdIn2S4/BiVO4 is designed to improve the photocurrent density from 1.22 (pristine BiVO4) to 2.68 mA cm-2 at 1.23 V vs the reversible hydrogen electrode (RHE), accelerating the bulk separation of photogenerated carriers by the built-in field from the matched energy band. With the introduction of CQDs, CQDs/CdIn2S4/BiVO4 increases the photocurrent density to 4.84 mA cm-2, enhancing the light absorption and cathodically shifting its onset potential, due to the synergetic effect of the heterojunction and CQDs. Compared with BiVO4, CQDs/CdIn2S4/BiVO4 promotes the bulk separation efficiency to 94.6% and the surface injection efficiency to 72.2%. Additionally, spin-coating of FeOOH on CQDs/CdIn2S4/BiVO4 could further improve the PEC performance and keep a long stability for water splitting. The density function theory (DFT) calculations illustrated that the type-II heterojunction CdIn2S4/BiVO4 could decrease the oxygen evolution reaction (OER) overpotential and accelerate bulk charge separation for the built-in field of the aligned band structure.
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