Construction of an all-organic S-scheme heterostructure based on PEDOT immobilized g-C3N4 nanosheets by electrostatic self-assembly with enhanced visible-light photocatalytic hydrogen production

光催化 佩多:嘘 制氢 异质结 材料科学 可见光谱 化学工程 纳米技术 光化学 催化作用 光电子学 化学 有机化学 工程类 图层(电子)
作者
Yi Zhang,Xulong Pang,Yong Li,Yang Qu,Bingmiao Zhang,Zhe Li,Ming Hao,Yan Zhu,Chuanli Qin
出处
期刊:Separation and Purification Technology [Elsevier BV]
卷期号:345: 127378-127378 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.seppur.2024.127378
摘要

Inspired by photosynthesis in nature, exploring all-organic S-scheme heterojunction photocatalysts for efficient H2 production is of great significance in addressing energy shortage issues. In this paper, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) immobilized g-C3N4(CN) nanosheets were constructed by an electrostatic self-assembly strategy to obtain an all-organic S-scheme heterojunction, significantly enhancing the visible-light photocatalytic H2 production performance of g-C3N4. The optimized 5PEDOT/CN exhibits the highest H2 production rate of 3.15 mmol g−1h−1, a 31.5-fold enhancement over pristine CN. According to the staggered energy band positions of two components and the results of electron spin resonance tests, the S-scheme heterojunction electron-transfer mechanism is confirmed, which greatly facilitates the spatial charge separation and retains the strong reducing ability of high-energy potential electrons for efficient photocatalytic H2 production. Based on the results of FT-IR spectra, XPS spectra, fluorescence spectra, hydroxyl radical tests and time-resolved photoluminescence spectra, it is confirmed that the significantly improved photocatalytic activity is mainly attributed to the enhanced charge separation by the S-scheme heterojunction and the tightly contacted interface dependent on N···S interactions in PEDOT immobilized CN nanosheet heterojunctions, along with the enhanced visible-light absorption ability. This work presents a novel approach to the design and fabrication of all-organic S-scheme heterojunction photocatalysts for solar-light-driven energy production.
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