CoP-Embedded Graphitic N-Doped C Nanosheets in Ohmic Contact with S-Deficient CdS Nanocrystals Triggering Efficient Visible-Light Photocatalytic H2 Evolution

光催化 纳米晶 欧姆接触 材料科学 兴奋剂 可见光谱 肖特基势垒 纳米技术 光电子学 化学工程 化学 催化作用 生物化学 图层(电子) 工程类 二极管
作者
Xinzhang Li,Jiefei Wang,Hui Wang,Bo Wang,Yanyan Li,Jixiang Xu,Minge Tian,Haifeng Lin,Lei Wang
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:6 (6): 4437-4448 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acsanm.2c05522
摘要

Photocatalytic water splitting using semiconductor-based catalysts is a promising avenue to gain H2 fuel from renewable solar energy. Nonetheless, developing earth-abundant and visible-light-responsive photocatalysts for efficient H2 production still remains a huge challenge. In this work, unique two-dimensional hierarchitectures of S-deficient CdS integrated with ultrafine CoP nanocrystals embedding in graphitic N-doped C (CoP-CN) nanosheets are fabricated for the first time. Noticeably, the graphitic CN electron mediator not only enhances the photocatalytic stability of CdS/CoP-CN composites by protecting CoP from external corrosion but also induces the formation of an ohmic junction to boost electron extraction from CdS to CoP efficiently. Meanwhile, the S vacancies in CdS serve as electron traps to further enhance the separation of photogenerated carriers. Such unique CdS/CoP-CN hierarchical hybrid nanosheets exhibited an extraordinary visible-light-induced (λ > 400 nm) photocatalytic H2-evolving performance, delivering a high apparent quantum yield (26.3% at 420 nm) and an excellent H2 generation rate of 54.01 mmol·g–1·h–1, much superior to those of a CdS/CoP Schottky junction, Pt-loaded CdS, and a vast amount of CdS-based photocatalysts ever reported. In addition, the outstanding H2-evolving durability of CdS/CoP-CN composites was verified by cycling and long-term photocatalytic tests. The findings presented here are anticipated to enlighten the rational design and synthesis of highly active photocatalysts with an ohmic junction for application in energy and environment-related domains.

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