Rich Indium‐Vacancies In2S3 with Atomic p–n Homojunction for Boosting Photocatalytic Multifunctional Properties

同质结 光催化 材料科学 甲基橙 表面光电压 纳米技术 光谱学 催化作用 光电子学 兴奋剂 化学 物理 生物化学 量子力学
作者
Yuxin Liu,Cailing Chen,Yiqiang He,Qian Zhang,Mingbian Li,Chunguang Li,Xiaobo Chen,Yu Han,Zhan Shi
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (34) 被引量:33
标识
DOI:10.1002/smll.202201556
摘要

Abstract Design and development of highly efficient photocatalytic materials are key to employ photocatalytic technology as a sound solution to energy and environment related challenges. This work aims to significantly boost photocatalytic activity through rich indium vacancies (V In ) In 2 S 3 with atomic p–n homojunction through a one‐pot preparation strategy. Positron annihilation spectroscopy and electron paramagnetic resonance reveal existence of V In in the prepared photocatalysts. Mott–Schottky plots and surface photovoltage spectra prove rich V In In 2 S 3 can form atomic p–n homojunction. It is validated that p–n homojunction can effectively separate carriers combined with photoelectrochemical tests. V In decreases carrier transport activation energy (CTAE) from 0.64 eV of V In ‐poor In 2 S 3 to 0.44 eV of V In ‐rich In 2 S 3 . The special structure endows defective In 2 S 3 with multifunctional photocatalysis properties, i.e., hydrogen production (872.7 µmol g −1 h −1 ), degradation of methyl orange (20 min, 97%), and reduction in heavy metal ions Cr(VI) (30 min, 98%) under simulated sunlight, which outperforms a variety of existing In 2 S 3 composite catalysts. Therefore, such a compositional strategy and mechanistic study are expected to offer new insights for designing highly efficient photocatalysts through defect engineering.
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