Strategic Core‐Shell Integration for Advancing Z‐Scheme Heterojunctions: Interface‐Engineered ZnIn2S4/Ag2WO4@Ag Ternary Architecture for Enhanced Visible‐Light‐Driven Photocatalytic H2 Production and Pollutant Degradation

异质结 材料科学 壳体(结构) 三元运算 接口(物质) 芯(光纤) 纳米技术 化学工程 光电子学 复合材料 计算机科学 毛细管数 工程类 毛细管作用 程序设计语言
作者
Bharagav Urupalli,Dong‐Seog Kim,Gi‐Seung Shin,Geun‐Jae Oh,Tuong Van Tran,Ji‐Wook Yoon,Yeon‐Tae Yu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (34): e2501833-e2501833 被引量:4
标识
DOI:10.1002/smll.202501833
摘要

The spatial inhomogeneity of interfacial modifications, despite conventional approaches like co-catalyst deposition and dopant incorporation, presents a critical bottleneck in achieving optimal charge carrier dynamics and sustained photocatalytic performance at semiconductor heterojunctions. To address this challenge, this study introduces a novel approach by encapsulating the wide-bandgap semiconductor Ag2WO4 (AWO) in a particulate shell of plasmonic hot spots (metallic Ag), forming a well-defined interface that facilitates consistent charge transfer and enhances photocatalytic efficiency. The engineered Ag2WO4@Ag (AWO@Ag) is strategically integrated with ZnIn2S4 (ZIS) nanosheets to design core-shell integrated Z-scheme heterojunction. The optimized integration of AWO@Ag (12.5%) over ZIS nanosheets demonstrates a remarkable hydrogen generation performance, achieving 3142 µmol h-1g-1, surpassing the performance of pure ZnIn2S4 (1311 µmol h-1g-1). Through rational interface design with strong redox abilities, the system achieves an impressive methyl orange photodegradation efficiency of 97.16% within 60 min. Additionally, it exhibits photoanodic currents of 3.98 mA cm-2 at 2.2 V versus RHE in a neutral electrolytic medium, demonstrating enhanced water oxidation capability facilitated by AWO@Ag integration. The system's exceptional performance across hydrogen generation, dye degradation, and water oxidation, validates that this advanced structural design enables stable and sustained photocatalytic performance through its multifunctional properties.
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