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]
卷期号:265: 118616-118616 被引量:207
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
科研通AI2S应助Edwin采纳,获得10
2秒前
2秒前
Jasper应助宋杓采纳,获得10
5秒前
vlots应助科研小白白白采纳,获得30
5秒前
6秒前
充电宝应助体贴的鼠标采纳,获得10
6秒前
1234567发布了新的文献求助10
7秒前
浮游应助XyM采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
飞兰发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
money发布了新的文献求助10
10秒前
田様应助啊哦额采纳,获得30
11秒前
qiukui关注了科研通微信公众号
13秒前
14秒前
核桃发布了新的文献求助10
14秒前
Silole发布了新的文献求助10
15秒前
DueR发布了新的文献求助10
15秒前
单身的幼菱完成签到 ,获得积分10
18秒前
1234567发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
杜俊完成签到,获得积分10
19秒前
慕青应助rosalie采纳,获得10
20秒前
20秒前
宋杓发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
WERIGHT发布了新的文献求助10
22秒前
yee完成签到 ,获得积分10
22秒前
清瑜发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
25秒前
温暖的德地完成签到,获得积分10
25秒前
圣甲虫完成签到 ,获得积分10
25秒前
白雨发布了新的文献求助10
27秒前
28秒前
qiukui发布了新的文献求助10
28秒前
js完成签到,获得积分20
29秒前
谢朝邦完成签到 ,获得积分10
29秒前
33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
HIGH DYNAMIC RANGE CMOS IMAGE SENSORS FOR LOW LIGHT APPLICATIONS 1500
Constitutional and Administrative Law 1000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Corrosion and corrosion control 500
Die Fliegen der Palaearktischen Region. Familie 64 g: Larvaevorinae (Tachininae). 1975 500
The Experimental Biology of Bryophytes 500
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 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5373655
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4499675
关于积分的说明 14007024
捐赠科研通 4406529
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2420537
邀请新用户注册赠送积分活动 1413340
关于科研通互助平台的介绍 1389891