A Twin S‐Scheme Artificial Photosynthetic System with Self‐Assembled Heterojunctions Yields Superior Photocatalytic Hydrogen Evolution Rate

材料科学 光催化 异质结 X射线光电子能谱 制氢 人工光合作用 锐钛矿 载流子 分解水 超快激光光谱学 光催化分解水 光化学 纳米技术 光谱学 光电子学 化学工程 催化作用 化学 物理 有机化学 量子力学 工程类
作者
Xiaowen Ruan,Chengxiang Huang,Hui–Ming Cheng,Zhiquan Zhang,Yi Cui,Zhiyun Li,Tengfeng Xie,Kaikai Ba,Haiyan Zhang,Lei Zhang,Xiao Zhao,Jing Leng,Shengye Jin,Wei Zhang,Weitao Zheng,Sai Kishore Ravi,Zhifeng Jiang,Xiaoqiang Cui,Jiaguo Yu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (6): e2209141-e2209141 被引量:387
标识
DOI:10.1002/adma.202209141
摘要

Designing heterojunction photocatalysts imitating natural photosynthetic systems has been a promising approach for photocatalytic hydrogen generation. However, in the traditional Z-Scheme artificial photosynthetic systems, the poor charge separation, and rapid recombination of photogenerated carriers remain a huge bottleneck. To rationally design S-Scheme (i.e., Step scheme) heterojunctions by avoiding the futile charge transport routes is therefore seen as an attractive approach to achieving high hydrogen evolution rates. Herein, a twin S-scheme heterojunction is proposed involving graphitic C3 N4 nanosheets self-assembled with hydrogen-doped rutile TiO2 nanorods and anatase TiO2 nanoparticles. This catalyst shows an excellent photocatalytic hydrogen evolution rate of 62.37 mmol g-1 h-1 and high apparent quantum efficiency of 45.9% at 365 nm. The significant enhancement of photocatalytic performance is attributed to the efficient charge separation and transfer induced by the unique twin S-scheme structure. The charge transfer route in the twin S-scheme is confirmed by in situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and electron spin resonance (ESR) spin-trapping tests. Femtosecond transient absorption (fs-TA) spectroscopy, transient-state surface photovoltage (TPV), and other ex situ characterizations further corroborate the efficient charge transport across the catalyst interface. This work offers a new perspective on constructing artificial photosynthetic systems with S-scheme heterojunctions to enhance photocatalytic performance.
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
刚刚
wzluckydog完成签到,获得积分20
3秒前
tjzbw发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
可爱的函函应助kkc采纳,获得10
5秒前
L10086完成签到,获得积分10
5秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得20
6秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Aliangkou应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
希望天下0贩的0应助zzk采纳,获得10
8秒前
9秒前
10秒前
我是老大应助缥缈的友桃采纳,获得10
10秒前
想不出来发布了新的文献求助10
10秒前
赘婿应助英俊的酬海采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.2应助ybbb采纳,获得10
11秒前
欧豪完成签到 ,获得积分20
11秒前
深情安青应助JUNLINGDENG采纳,获得10
12秒前
科研通AI6.3应助Yarrow采纳,获得10
13秒前
SZDN完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
欧豪关注了科研通微信公众号
16秒前
16秒前
16秒前
Jasper应助乐羊采纳,获得10
16秒前
16秒前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 5000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
用于植入式医疗器械的馈通设计与实现 400
Animalia: Animal and Human Interaction in the Early Medieval English World (Exeter Studies in Medieval Europe) 400
Synfacts Issue 07 · Volume 22 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7137504
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8786249
关于积分的说明 18574016
捐赠科研通 6724214
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3154395
关于科研通互助平台的介绍 2280939
邀请新用户注册赠送积分活动 2128906