2D/3D S-Scheme Heterojunction Interface of CeO<sub>2</sub>-Cu<sub>2</sub>O Promotes Ordered Charge Transfer for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution

异质结 光催化 材料科学 电荷(物理) 接口(物质) 光电子学 方案(数学) 化学 物理 数学 催化作用 复合材料 量子力学 数学分析 生物化学 毛细管数 毛细管作用
作者
Lijun Zhang,You‐Lin Wu,Noritatsu Tsubaki,Zhiliang Jin
出处
期刊:Acta Physico-chimica Sinica [Peking University Press]
卷期号:: 2302051-2302051 被引量:69
标识
DOI:10.3866/pku.whxb202302051
摘要

Abstract: Rapid intrinsic carrier recombination severely restricts the photocatalytic activity of CeO2-based catalytic materials. In this study, a heterogeneous interfacial engineering strategy is proposed to rationally perform interface modulation. A 2D/3D S-scheme heterojunction with strong electronic interactions was constructed. A composite photocatalyst was synthesized for the 3D Cu2O particles anchored at the edge of 2D CeO2. First-principles calculations (based on density functional theory) and the experimental results show that a strongly coupled S-scheme heterojunction electron transport interface is formed between CeO2 and Cu2O, resulting in efficient carrier separation and transfer. The photocatalytic hydrogen evolution activity of the composite catalyst is significantly improved in the system with triethanolamine as the sacrificial agent and is 48 times that of CeO2. In addition, the resulting CeO2-Cu2O photocatalyst affords highly stable photocatalytic hydrogen activity.
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