Controllable interface engineering of g-C3N4/CuS nanocomposite photocatalysts

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作者
Jing Wang,Guodong Liao,Haitao Wang,Yaobin Ding,Pingxiu Wu,Jyh‐Ping Hsu,Jizhou Jiang
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier]
卷期号:911: 165020-165020 被引量:33
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2022.165020
摘要

The rational fabrication of an efficient photocatalyst with optimal interface engineering remains a huge challenge for the enhancement of photocatalytic perpformance. Herein, a sequence of multidimensional nanocomposites with different spatial interfaces, including point, and line or face-contact surface are controllable designed by horizontal growing diverse dimensional (0D, 1D,2D and 3D) copper sulfide (CuS) on 2D graphitic-carbon nitride (g-C3N4) nanosheets. Physical and photochemical measurements demonstrate that the formation of an extraordinary 2D/2D face-to-face contact interface can not only enhance the specific surface area, visible light utilization, and photo-excited charge separation efficiency, but also elevate the density and lifetime of photo-generated carriers. The results of ultraviolet photoemission spectroscopy (UPS) and density functional theory (DFT) calculation also confirm that charge transfer tends to occur in face-to-face contact. Among the types of nanocomposites considered, 2D/2D g-C3N4/CuS has the smallest electron transfer barrier (ФBe) between active species, thereby displaying the maximum photocatalytic apparent rate constant, which is about 12 times larger than that of pristine g-C3N4. Most importantly, this work systematically investigates the relationship between microscopic interface structure and photocatalytic activity from the perspective of the optical, and electrical and energy levels, providing a new insight on the rational design of desired interface engineering towards efficient photocatalysts.
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