Interface-induced charge transfer pathway switching of a Cu2O-TiO2 photocatalyst from p-n to S-scheme heterojunction for effective photocatalytic H2 evolution

光催化 异质结 材料科学 X射线光电子能谱 分解水 制氢 半导体 光电子学 光催化分解水 可见光谱 光化学 纳米技术 化学工程 化学 催化作用 工程类 有机化学 生物化学
作者
Kaihui Huang,Guijie Liang,Shaolong Sun,Haobin Hu,Xiaoming Peng,Rongchen Shen,Xin Li
出处
期刊:Journal of Materials Science & Technology [Elsevier BV]
卷期号:193: 98-106 被引量:69
标识
DOI:10.1016/j.jmst.2024.01.034
摘要

Photocatalytic hydrogen evolution from water splitting is an appealing method for producing clean chemical fuels. Cu2O, with a suitable bandgap, holds promise as a semiconductor for this process. However, the photocatalytic decomposition of Cu2O strongly limits its application in the photocatalytic field. Herein, an S-scheme heterojunction photocatalyst composed of TiO2 and Cu2O was rationally designed to effectively avoid the photo-corrosion of Cu2O. The introduction of an interfacial nitrogen-doped carbon (NC) layer switches the heterojunction interfacial charge transfer pathway from the p-n to S-scheme heterojunction, which avoids excessive accumulation of photogenerated holes on the surface of Cu2O. Meanwhile, the hybrid structure shows a broad spectral response (300–800 nm) and efficient charge separation and transfer efficiency. Interestingly, the highest photocatalytic hydrogen evolution rate of TiO2-NC-3%Cu2O-3%Ni is 13521.9 μmol g−1 h−1, which is approximately 664 times higher than that of pure Cu2O. In-situ X-ray photoelectron spectroscopy and Kelvin probe confirm the charge transfer mechanism of the S-scheme heterojunction. The formation of S-scheme heterojunctions effectively accelerates the separation of photogenerated electron-hole pairs and enhances redox capacity, thereby improving the photocatalytic performance and stability of Cu2O. This study provides valuable insights into the rational design of highly efficient Cu2O-based heterojunction photocatalysts for hydrogen production.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
西海焖面完成签到,获得积分20
1秒前
32kekediffers发布了新的文献求助10
1秒前
datang完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
哈哈哈哈哈哈关注了科研通微信公众号
2秒前
万能图书馆应助樊尔风采纳,获得20
2秒前
aibing发布了新的文献求助10
3秒前
一车童心完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
祎薇发布了新的文献求助10
4秒前
Tesia完成签到 ,获得积分10
6秒前
dew应助江河采纳,获得10
6秒前
nuo发布了新的文献求助10
6秒前
lilio发布了新的文献求助10
7秒前
nana完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
蛋蛋完成签到,获得积分10
10秒前
东方天奇完成签到 ,获得积分10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
徐0202发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
Taxwitted应助文件撤销了驳回
13秒前
14秒前
xiaoxi完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
想不明白完成签到,获得积分10
15秒前
淡然白萱完成签到,获得积分10
15秒前
北风发布了新的文献求助10
16秒前
CipherSage应助小羊羊采纳,获得10
17秒前
LYP发布了新的文献求助10
17秒前
Lucas应助t东流水采纳,获得10
18秒前
所所应助mark707采纳,获得30
19秒前
TT完成签到 ,获得积分10
19秒前
科研通AI6.2应助祎薇采纳,获得10
20秒前
星辰大海应助aibing采纳,获得10
20秒前
zkkz完成签到,获得积分10
20秒前
林林林林发布了新的文献求助30
21秒前
21秒前
Jiaogeorge完成签到,获得积分20
21秒前
高分求助中
Entre Praga y Madrid: los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Horngren's Cost Accounting A Managerial Emphasis 17th edition 600
Hope Teacher Rating Scale 500
Russian Politics Today: Stability and Fragility (2nd Edition) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6088804
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7918783
关于积分的说明 16385903
捐赠科研通 5221386
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2791293
邀请新用户注册赠送积分活动 1774429
关于科研通互助平台的介绍 1649787