TiO2/In2S3 S-scheme photocatalyst with enhanced H2O2-production activity

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作者
Yi Yang,Bei Cheng,Jiaguo Yu,Linxi Wang,Wingkei Ho
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:16 (4): 4506-4514 被引量:247
标识
DOI:10.1007/s12274-021-3733-0
摘要

Photocatalytic production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is an ideal pathway for obtaining solar fuels. Herein, an S-scheme heterojunction is constructed in hybrid TiO 2 /In 2 S 3 photocatalyst, which greatly promotes the separation of photogenerated carriers to foster efficient H 2 O 2 evolution. These composite photocatalysts show a high H 2 O 2 yield of 376 µmol/(L·h). The mechanism of charge transfer and separation within the S-scheme heterojunction is well studied by computational methods and experiments. Density functional theory and in-situ irradiated X-ray photoelectron spectroscopy results reveal distinct features of the S-scheme heterojunction in the TiO 2 /In 2 S 3 hybrids and demonstrate charge transfer mechanisms. The density functional theory calculation and electron paramagnetic resonance results suggest that O 2 reduction to H 2 O 2 follows stepwise one-electron processes. In 2 S 3 shows a much stronger interaction with O 2 than TiO 2 as well as a higher reduction ability, serving as the active sites for H 2 O 2 generation. The work provides a novel design of S-scheme photocatalyst with high H 2 O 2 evolution efficiency and mechanistically demonstrates the improved separation of charge carriers.
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