Design of ultrathin CoAl-LDHs/ZnIn2S4 with strong interfacial bonding and rich oxygen vacancies for highly efficient hydrogen evolution activity

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作者
Zetian He,Qian Che,Daimei Chen,Kang Xu,Weichang Hao
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:651: 138-148 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.07.179
摘要

Designing a semiconductor-based heterostructure photocatalyst is very important way to enhance the hydrogen production activity. Here, a novel 2D/2D CoAl-LDHs/ZnIn2S4 S-scheme heterostructure with an ultrathin structure was synthesized by electrostatic attraction between CoAl-LDHs and ZnIn2S4 nanosheets. The presence of oxygen vacancies in the monolayer CoAl-LDHs nanosheet promotes the formation of Co-SX bonds, which serve as charge transfer channels at the interface of the CoAl-LDHs/ZnIn2S4 heterostructure. The ultrathin CoAl-LDHs/ZnIn2S4 exhibits broadened light absorption in the near-infrared range due to the occurrence of Co-SX chemical bonds. The CoAl-LDHs/ZnIn2S4 with a mass ratio of 1:2 demonstrated the highest photocatalytic hydrogen evolution activity (1563.64 μmol g−1 h−1) under the simulated sunlight, which is 4.6 and 9.7 times than that of the ZnIn2S4 and CoAl-LDHs/ZnIn2S4(bulk), respectively. The enhanced photocatalytic activity of ultrathin 2D/2D CoAl-LDHs/ZnIn2S4 should attributed to the shorter carriers path that benefit from the ultrathin structure and the quicker photogenerated charge transfer and the S-scheme migration pathway accelerated by the charge channel of Co-SX bonds. These new ideas should be inspiring for the design and construction of heterostructures for higher photocatalytic hydrogen evolution activity.
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