Ultrathin ZnIn2S4 nanosheets with active (110) facet exposure and efficient charge separation for cocatalyst free photocatalytic hydrogen evolution

材料科学 光催化 纳米片 密度泛函理论 半导体 载流子 吸收(声学) Atom(片上系统) 纳米技术 催化作用 光化学 化学物理 光电子学 化学 计算化学 计算机科学 嵌入式系统 生物化学 复合材料
作者
Xiaowei Shi,Liang Mao,Ping Yang,Huajun Zheng,Mamoru Fujitsuka,Junying Zhang,Tetsuro Majima
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:265: 118616-118616 被引量:187
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2020.118616
摘要

Due to the relative insufficient intrinsic active sites for hydrogen (H2) evolution reaction (HER) and fast recombination of photoexcited charge carriers, activity of semiconductor photocatalysts without cocatalyst is still far less than the expectations. Here, we for the first time theoretically and experimentally prove that ultrathin hexagonal structural ZnIn2S4 (ZIS) nanosheet is a promising cocatalystfree photocatalyst. According to density functional theory (DFT) calculations, the S atom on (110) facet of hexagonal ZIS coordinating with both Zn and In atoms shows an ideal adsorption free energy of H atom (ΔGH0) of -0.16 eV, which can act as active site for HER. Thus, we fabricate ultrathin ZIS nanosheets (2.6–5.0 nm) under the assistance of trisodium citrate with more (110) facets exposed to provide more active sites. Simultaneously photoexcited electron dynamics studied by femtosecond transient absorption reveals a longer average decay lifetime (359 ps) in such ZIS nanosheets, which indicates an enhanced charge separation efficiency. As a result, HER of the ultrathin ZIS layers in the absence of cocatalyst increases up to 1.94 mmol g−1 h-1 under visible light irradiation (λ > 420 nm) with AQE at 420 nm of 10.1 %, which is 11.2 times larger than that of pristine ZIS. This work brings a deep insight into structural-activity relationship study and takes a significant step toward the development of cocatalyst free ultrathin 2D photocatalysts for H2 evolution.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
2秒前
dota1dota26完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
慕青应助宫城采纳,获得10
3秒前
小马甲应助Dream Luminator采纳,获得10
4秒前
HYI发布了新的文献求助10
6秒前
笨笨紫霜完成签到,获得积分10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
夏五鱼发布了新的文献求助10
9秒前
汉堡包应助搞怪莫茗采纳,获得10
10秒前
11秒前
fts完成签到,获得积分10
11秒前
CipherSage应助嗨Honey采纳,获得10
12秒前
小蘑菇应助笨笨紫霜采纳,获得10
13秒前
宫城发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
17秒前
夏五鱼完成签到 ,获得积分20
18秒前
19秒前
1.1发布了新的文献求助10
20秒前
ywy关注了科研通微信公众号
20秒前
21秒前
一一发布了新的文献求助10
22秒前
开朗熊猫发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
24秒前
25秒前
26秒前
26秒前
山复尔尔完成签到 ,获得积分10
26秒前
邢文瑞发布了新的文献求助10
27秒前
英姑应助唠嗑在呐采纳,获得10
27秒前
朴素代秋发布了新的文献求助10
28秒前
夕夕口口发布了新的文献求助10
30秒前
ywy发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
30秒前
思源应助冲浪男孩226采纳,获得10
30秒前
32秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 700
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Effective Learning and Mental Wellbeing 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3976058
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3520294
关于积分的说明 11202245
捐赠科研通 3256804
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1798471
邀请新用户注册赠送积分活动 877610
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 806496