Enhanced solar water splitting using a TiO2/In2S3 heterojunction coated with NiFe phosphide cocatalyst

磷化物 异质结 材料科学 分解水 光电子学 磷化铟 化学 冶金 光催化 金属 生物化学 催化作用 砷化镓
作者
Ming Zhang,Jiale Xie,Pingping Yang,Pai Peng,Youyi Su,Xiangui Pang,Haohua Wang,Yan Xiang,Cheng Huang,Xinxin Lu
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:148: 150058-150058 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2025.150058
摘要

A robust photoelectrode is urgently needed for practical solar water splitting. TiO 2 has recognized stability in a wide pH range, but its performance is limited by poor charge separation and low light absorption. In this work, a heterojunction photoelectrode of TiO 2 /In 2 S 3 has been fabricated through a hydrothermal method and coated with bimetallic NiFe phosphide (NiFeP) cocatalyst derived from NiFe Prussian blue analogue through a low temperature phosphidation process. The TiO 2 /In 2 S 3 /NiFeP photoanode delivers a remarkable photocurrent of 3.18 mA cm −2 at 1.23 V vs. RHE, which is 92.17 % of its theoretical photocurrent. Stability testing under AM 1.5G illumination reveals that this photoanode retains 97.67 % of its initial photocurrent after 12 h in 1 M KOH electrolyte without the sacrificial reagent. Moreover, the TiO 2 /In 2 S 3 /NiFeP delivers a superior charge separation efficiency of 92.46 % and a high charge injection efficiency of 92.31 %. Due to the use of narrow bandgap In 2 S 3 , the composite photoanode achieves improved light absorption and efficient charge separation, benefiting from the type-II heterojunction between TiO 2 and In 2 S 3 . The integration of the NiFeP cocatalyst further accelerates charge transfer through the favorable surface states at the semiconductor-electrolyte interface and protects the In 2 S 3 layer from photocorrosion. • Type-II heterojunction TiO 2 /In 2 S 3 photoanode is fabricated and coated with bimetallic NiFe phosphide. • The TiO 2 /In 2 S 3 /NiFeP photoanode achieves a high photocurrent of 3.18 mA cm −2 at 1.23 V RHE . • Remarkable stability of 97.67 % can be observed in KOH electrolyte without the sacrificial reagent. • NiFeP cocatalyst provides the favorable surface states and protects the In 2 S 3 layer from photocorrosion.
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