Interfacial coupled engineering of plasmonic amorphous MoO3-x nanodots/g-C3N4 nanosheets for photocatalytic water splitting and photothermal conversion

材料科学 光催化 异质结 纳米点 无定形固体 光电流 光热治疗 等离子体子 光电子学 表面等离子共振 纳米技术 半导体 纳米颗粒 化学 催化作用 有机化学 生物化学
作者
Yumei Ren,Desheng Feng,Zhiming Yan,Zixu Sun,Zixuan Zhang,Dongwei Xu,Chong Qiao,Zhonghui Chen,Yu Jia,Seong Chan Jun,Shude Liu,Yusuke Yamauchi
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:453: 139875-139875 被引量:33
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.139875
摘要

Semiconductor-based plasmonic materials have attracted extensive attention for photocatalytic systems. However, their photocatalytic reactions are hindered by limited light-harvesting ability and the transfer rate of photo-generated electrons. Herein, vacancy engineering and phase engineering are rationally integrated to develop amorphous molybdenum oxide (a-MoO3−x) nanodots anchored on g-C3N4 as a highly active photocatalyst. Through high localized surface plasmon resonance (LSPR) effect of a-MoO3−x nanodots and tunable electrical properties induced by the heterostructural interface, the Z-scheme a-MoO3−x/g-C3N4 heterostructure demonstrates broadband absorption and the excited photo-generated electrons. Further theoretical calculations demonstrate that the enhancement of photocatalytic and photothermal performance is mainly attributed to the highly localized Anderson tail states of a-MoO3−x. Consequently, the a-MoO3−x/g-C3N4 heterostructure exhibits a photocurrent density of ∼36.5 μA cm−2, which is about 2.7 and 4.1 times higher than that of pure g-C3N4 nanosheets (∼13.5 μA cm−2) and a-MoO3−x nanodots (∼9 μA cm−2), respectively. The photocatalytic performance enhancement relying on defects and long-range disorder of a-MoO3−x in Z-scheme heterostructure is explored.
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