Modulating electronic structure and sulfur p-band center by anchoring amorphous Ni@NiSx on crystalline CdS for expediting photocatalytic H2 evolution

无定形固体 材料科学 光催化 化学工程 带隙 吸附 纳米技术 吉布斯自由能 光电子学 物理化学 催化作用 结晶学 化学 有机化学 热力学 物理 工程类
作者
Xinlei Zhang,Fei Wu,Guicun Li,Lei Wang,Jianfeng Huang,Alan Meng,Zhenjiang Li
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:342: 123398-123398 被引量:67
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123398
摘要

Photocatalytic water splitting is a prospective approach to address the energy and environmental challenges. Herein, an amorphous Ni@NiSx cocatalyst has been fabricated and simultaneously assembled onto CdS to form amorphous-crystalline Ni@NiSx-CdS photocatalyst via a partial reduction strategy. Comprehensive experiments and theoretical calculations demonstrate that the synergistic effects between the electronic coupling of amorphous-crystalline interface and the gradient work function variation induced by Ni nanocluster encapsulation achieve the deeper downshift of the S p-band center to optimize H* intermediate adsorption, enhance charge extraction ability though Schottky junction and lower H* adsorption Gibbs free energy (ΔGH*). Accordingly, the optimal Ni@NiSx-CdS photocatalyst delivers a remarkable photocatalytic H2 production rate of 78.7 mmol·g−1·h−1 with an apparent quantum efficiency (AQE) of 36.74% at 420 nm, which is approximately 18.3 and 1.5 times than that of CdS and NiSx-CdS, respectively. This work offers a novel insight into the development of amorphous nanocomposite cocatalysts for promoting solar-to-H2 energy conversion.
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