Light-induced CoOX surface reconstruction in hollow heterostructure for durable photocatalytic seawater splitting

光催化 异质结 材料科学 海水 分解水 化学工程 光化学 光电子学 催化作用 化学 生物化学 海洋学 地质学 工程类 有机化学
作者
Chunyu Yuan,Hongfei Yin,Jing Li,Yuxi Zhang,Hongji Chen,Dongdong Xiao,Qizhao Wang,Yongzheng Zhang,Qi-Kun Xue
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 6607-6607 被引量:34
标识
DOI:10.1038/s41467-025-62033-0
摘要

Photocorrosion triggered by the unconsumed photogenerated holes severely deteriorates the photocatalytic efficiency and stability of semiconductor photocatalysts, especially in seawater with complex ions. Here, we report a hierarchical hollow ZnIn2S4 heterostructure integrating an inner CoOx nanocage and atomically dispersed Pt anchoring at surface S vacancies for hydrogen evolution from natural seawater (23.88 mmol g-1 h-1) and pure water (48.99 mmol g-1 h-1) under visible light. The dynamic Co2+/Co3+ self-reconstruction of the inner CoOx cage effectively consumes photogenerated holes, while the outer Pt1 single atoms localized at S vacancies serve as electron sinks to facilitate electron extraction and proton reduction. Benefiting from the dynamic hole-scavenging mechanism via oxidation self-reconstruction, the Pt1-ZnIn2S4@CoOX photocatalyst exhibits enhanced durability against alkali metal ions in seawater and maintains high reactivity for long-term hydrogen evolution. This work underscores the importance of light-induced transition metal dynamic self-reconstruction within hierarchical hollow heterostructure photocatalysts for sustainable hydrogen evolution.
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