Hollow bi-Janus hetero-nanofibers as a bi-functional photoreforming catalyst for prominently boosting hydrogen evolution from water-pollutant system

杰纳斯 材料科学 催化作用 纳米纤维 光催化 分解水 静电纺丝 纳米技术 化学工程 光电子学 有机化学 聚合物 复合材料 工程类 化学
作者
Jie Liu,Xinghua Li,Mingzhuang Liu,Xiaowei Li,Chaohan Han,Luyao Niu,Fang Zhang,Xi Wu,Jianmin Sun,Changlu Shao,Yichun Liu
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:108: 108226-108226 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108226
摘要

Bi-functional photoreforming catalysts are promising for synergetic hydrogen evolution and pollutant removal through a water-pollutant system. The rational energy band and interface engineering are crucial in promoting their performance but are still challenging due to finely regulating nanoscale interface difficulties. Herein, single to bi-Janus interface engineering is adopted to develop hollow bi-Janus SrTiO3/ZnO/TiO2 hetero-nanofibers with gradient energy band and spatially separated redox surfaces via electrospinning married atomic layer deposition methods. The simulations indicate that these novel structures have a stronger internal electric field (5.72 ×106 V/m) than SrTiO3/ZnO (1.84 ×106 V/m) and ZnO/TiO2 (3.98 ×106 V/m) single-Janus hetero-nanofibers (SJ-HNFs), and more ordered electric field distribution than mixed hetero-nanofibers (MHNFs). Experimentally, they have better charge separation and directional carriers transfer path, as evidenced by photoluminescence, photovoltage, and photoelectrochemical investigations, along with photo-deposition probe experiments. The gradient energy band, directional charge transfer path, and spatially separated redox surfaces promote their photoreforming performance effectively, presenting a high photoreforming hydrogen evolution rate of 104.6 μmol g−1 h−1 in 10,000 ppm propranolol (corresponding degradation of 33.1% after 5 h), about 3.62, 4.27, and 3.11 times of ZnO/TiO2 SJ-HNFs, SrTiO3/ZnO SJ-HNFs and SrTiO3/ZnO/TiO2 MHNFs. This work provides a promising interfacial engineering strategy for designing photoreforming catalyst to simultaneously achieve energy conversion and environmental pollution treatment.
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