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Interfacial chemical bond and internal electric field modulated Z-scheme Sv-ZnIn2S4/MoSe2 photocatalyst for efficient hydrogen evolution

电场 光催化 材料科学 氢键 化学键 化学物理 催化作用 化学 物理 分子 有机化学 量子力学
作者
Xuehua Wang,Xianghu Wang,Jianfeng Huang,Shaoxiang Li,Alan Meng,Zhenjiang Li
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:674
标识
DOI:10.1038/s41467-021-24511-z
摘要

Construction of Z-scheme heterostructure is of great significance for realizing efficient photocatalytic water splitting. However, the conscious modulation of Z-scheme charge transfer is still a great challenge. Herein, interfacial Mo-S bond and internal electric field modulated Z-scheme heterostructure composed by sulfur vacancies-rich ZnIn2S4 and MoSe2 was rationally fabricated for efficient photocatalytic hydrogen evolution. Systematic investigations reveal that Mo-S bond and internal electric field induce the Z-scheme charge transfer mechanism as confirmed by the surface photovoltage spectra, DMPO spin-trapping electron paramagnetic resonance spectra and density functional theory calculations. Under the intense synergy among the Mo-S bond, internal electric field and S-vacancies, the optimized photocatalyst exhibits high hydrogen evolution rate of 63.21 mmol∙g-1·h-1 with an apparent quantum yield of 76.48% at 420 nm monochromatic light, which is about 18.8-fold of the pristine ZIS. This work affords a useful inspiration on consciously modulating Z-scheme charge transfer by atomic-level interface control and internal electric field to signally promote the photocatalytic performance.
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