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
gan完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
梵莫完成签到,获得积分10
3秒前
cruel发布了新的文献求助10
3秒前
molihuakai应助睡不醒的喵采纳,获得10
5秒前
8秒前
8秒前
郭枫发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
12秒前
12秒前
逸风望发布了新的文献求助10
12秒前
科研通AI6.3应助fredericev采纳,获得10
14秒前
kk发布了新的文献求助10
14秒前
甜美坤完成签到 ,获得积分10
14秒前
学术圈边缘派遣员完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
MP完成签到,获得积分0
16秒前
cuicui发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
18秒前
zss发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
guojia发布了新的文献求助10
23秒前
roger完成签到,获得积分10
23秒前
柒柒完成签到,获得积分20
25秒前
科研通AI6.2应助啊水水采纳,获得30
27秒前
27秒前
逸风望完成签到,获得积分10
27秒前
kk完成签到,获得积分10
27秒前
淡水痕发布了新的文献求助10
27秒前
ccc完成签到 ,获得积分10
29秒前
29秒前
白小黑发布了新的文献求助10
31秒前
guojia完成签到,获得积分20
32秒前
32秒前
陌黎发布了新的文献求助10
33秒前
fredericev发布了新的文献求助10
35秒前
wqwweqwe发布了新的文献求助10
36秒前
喵喵苗发布了新的文献求助30
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6430210
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8246276
关于积分的说明 17536348
捐赠科研通 5486453
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2895834
邀请新用户注册赠送积分活动 1872228
关于科研通互助平台的介绍 1711749