Efficient photocatalytic H2 generation over In2.77S4/NiS2/g-C3N4 S-scheme heterojunction using NiS2 as electron-bridge

异质结 光催化 桥(图论) 材料科学 电子 化学工程 纳米技术 化学 光电子学 工程类 物理 催化作用 生物化学 量子力学 医学 内科学
作者
Zhuonan Lei,Xiaofei Cao,Jun Fan,Xiao Hu,Jun Hu,Neng Li,Tao Sun,Enzhou Liu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:457: 141249-141249 被引量:120
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.141249
摘要

Herein, In2.77S4/NiS2 heterojunction was firstly synthesized through an in-situ solvothermal method, then it was introduced to the surface of g-C3N4 to construct a ternary In2.77S4/NiS2/g-C3N4 S-scheme heterojunction via a simple physical solvent evaporation process. The investigation shows that the ternary In2.77S4/NiS2/g-C3N4 heterojunction exhibits an excellent light harvesting ability from 200 nm to 800 nm for the metallic-like NiS2 and the narrower bandgap of In2.77S4, it also has a better charge carrier separation and migration property compared to single and binary components. According to the photocatalytic tests, the photocatalytic H2 production rate over 20 wt% In2.77S4/NiS2/g-C3N4 can attain 7481.7 μmol·g−1·h−1, 52.5, 33.8 and 28.5 times higher than that of g-C3N4, In2.77S4 and In2.77S4/g-C3N4 respectively. Further investigation shows that the charge carriers transfer between g-C3N4 and In2.77S4 follows a S-scheme transfer route on the basis of the photoelectrochemical tests and density functional theory (DFT) calculations. In addition, NiS2 as an electron-bridge can further improve the charge transfer between the interface of g-C3N4 and In2.77S4, making more useful electrons and holes with strong REDOX capacity participating the surface reactions. What’s more, In2.77S4/NiS2 can also induce more electrochemical active sites, which can lead to a faster surface H2 releasing kinetics by reducing the overpotential of H2 evolution. This work offers an effective method for the designing novel g-C3N4-based S-scheme heterojunctions by introducing a charge-bridge to facilitate the charge carrier transfer between different photocatalysts.
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