Strong interaction between sulfur sites and oxygen vacancies in Z-scheme ZnIn2S4/TiO2-x heterojunction for improved photocatalytic hydrogen yield and stability

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作者
Jie Liu,Manya Wu,Hao Ye,Yu Xie,Yongcun Ma,Lianjun Liu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:455: 140722-140722 被引量:80
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.140722
摘要

It is always interesting but challenge to reasonably design efficient and stable hierarchical photocatalyst for H2 evolution from water. In this paper, we synthesized ZnIn2S4/TiO2-x (ZIS/TiVo) heterojunction by adjusting the ratio of ZIS to TiVo and Vo concentration. Importantly, the results from various characterizations such as HRTEM, STEM/EDS, XPS, EPR, and Raman proved the existence of strong interaction between sulfur sites and Ti3+/Vo by charge attraction. Such interaction along the interface of heterojunction generated the synergy, which extended light response to visible-infrared range, significantly facilitated charge separation and transfer through Z-scheme, stabilized S and Vo sites without sacrifice during reaction, but also provided active sites for water activation. As result, the optimal 30ZIS/TiVo-B showed over 20 and 4 times higher H2 production activity than TiO2 and ZnIn2S4, respectively. 30ZIS/TiVo-B also demonstrated excellent long-term stability without deactivation, while the activity of 30ZIS/TiO2 decreased by 90 % after 56 h. Findings from this work can open a new avenue to design photocatalyst with high activity and stability by controlling active sites and their interaction.
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