The collaborative mechanism of surface S-vacancies and piezoelectric polarization for boosting CdS photoelectrochemical performance

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作者
Quanyou Zhao,Zhifeng Liu,Zhengang Guo,Mengnan Ruan,Weiguo Yan
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:433: 133226-133226 被引量:122
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.133226
摘要

Direct conversion of solar energy into chemical energy by means of photoelectrochemical (PEC) water splitting holds great potential in renewable energy generation. However, the severe photo-generated carriers recombination and deficient active sites, as the two major obstacles, blocks the PEC water splitting reduction. Herein, we fabricated CdS photoanodes and employ the piezoelectric polarization as built-in electric field for facilitating the photo-generated carriers. Furthermore, S-vacancies are introduced into CdS photoanodes to supply abundant active sites and reduce the band gap of CdS. More importantly, the collaborative mechanism of S-vacancies and piezoelectric polarization for boosting PEC performance of CdS photoanodes is reveled in our study: S-vacancies sites are easier to become the stress point for stimulating the piezoelectric polarization under external force; the number of active sites further increase and S-vacancies produced electrons participate in water splitting reaction during piezoelectric polarization. The mechanism can tackle above-mentioned key challenges and our work provides a promising strategy for designing high efficiency photoelectrodes in PEC water splitting.
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