Quasi-type-II Cu-In-Zn-S/Ni-MOF heterostructure with prolonged carrier lifetime for photocatalytic hydrogen production

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作者
Bangya Deng,Qitao Chen,Yanhong Liu,Afaq Ullah Khan,Dongxu Zhang,Tianyao Jiang,Xianjin Wang,Naiyun Liu,Haitao Li,Baodong Mao
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:662: 1016-1025 被引量:32
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.02.095
摘要

Visible-driven photocatalytic hydrogen production using narrow-bandgap semiconductors has great potential for clean energy development. However, the widespread use of these semiconductors is limited due to problems such as severe charge recombination and slow surface reactions. Herein, a quasi-type-II heterostructure was constructed by combining bifunctional Ni-based metal-organic framework (Ni-MOF) nanosheets with BDC (1,4-benzenedicarboxylic acid) linker coupled with Cu-In-Zn-S quantum dots (CIZS QDs). This heterostructure exhibited a prolonged charge carrier lifetime and abundant active sites, leading to significantly improved hydrogen production rate. The optimized rate achieved by the CIZS/Ni-MOF heterostructure was 2642 μmol g-1 h-1, which is 5.28 times higher than that of the CIZS QDs. This improved performance can be attributed to the quasi-type-II band alignment between the CIZS QDs and Ni-MOF, which facilitates effective delocalization of the photogenerated electrons within the system. Additional photoelectrochemical tests confirmed the well-maintained photoluminescence and prolonged charge carrier lifetime of the CIZS/Ni-MOF heterostructure. This study provides valuable insights into the use of multifunctional MOFs in the development of highly efficient composite photocatalysts, extending beyond their role in light harvesting and charge separation.
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