Synergistic effect of internal electric field and ligand-to-metal charge transfer in Z-scheme CuPc/ZnIn2S4 for boosting photocatalytic hydrogen evolution

光催化 制氢 材料科学 光化学 分解水 光催化分解水 载流子 接受者 金属 化学 光电子学 催化作用 物理 有机化学 冶金 凝聚态物理
作者
Chengzheng Men,Liuyun Chen,Hongbing Ji,Zuzeng Qin,Tongming Su
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:473: 145173-145173 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.145173
摘要

The construction of an efficient and stable photocatalytic water splitting system is the critical path and arduous challenge to convert solar energy into green hydrogen energy. Herein, a novel CuPc/ZnIn2S4 organic–inorganic hybrid photocatalyst was designed and used for photocatalytic hydrogen production from water. The separation of photogenerated electrons and holes was greatly enhanced due to the formation of the compact organic–inorganic heterointerface and the Z-scheme charge transport mechanism between CuPc and ZnIn2S4. Meanwhile, CuPc can broaden the light absorption of CuPc/ZnIn2S4 to the near infrared region, which enhances the utilization of sunlight. Moreover, the Cu metal center of CuPc could serve as the electron acceptor to accumulate photogenerated electrons via the ligand-to-metal charge transfer pathway, which further accelerates the separation of photogenerated charge carriers and enhances the photocatalytic hydrogen production efficiency. The optimal CuPc/ZnIn2S4 photocatalyst exhibited a hydrogen production rate of 151.2 μmol h−1, which was 8.1 times higher than that of pristine ZnIn2S4 under visible light irradiation. This work provides an idea for the construction of an organic–inorganic photocatalytic system for solar hydrogen production.
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