Highly Efficient Visible-Light-Induced Photocatalytic Production of Hydrogen for Magnetically Retrievable Fe3O4@SiO2@MoS2/g-C3N4 Hierarchical Microspheres

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作者
Dingze Lu,Huiqing Fan,Kiran Kumar Kondamareddy,Huawa Yu,Anxiang Wang,Hongjuan Hao,Min Li,Junwei Shen
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:6 (8): 9903-9911 被引量:31
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.8b01118
摘要

A new multifunctional compound containing hierarchical microspheres of Fe3O4@SiO2@MoS2/g-C3N4 (FSMG) was created. The microspheres comprised Fe3O4@SiO2 as a magnetic component and a heterostructure of MoS2/g-C3N4 as an outer shell, and both elements are compounded by an effective and applicable method and can be used in photocatalytic applications. Highly efficient separation of the photodriven pairs of electron/hole pairs (e–/h+) was exhibited with the as-synthesized FSMG structures under visible light. The photocatalytic activities of Fe3O4@SiO2@MoS2, g-C3N4, and FSMG are assessed by surveying the hydrogen (H2) production and rhodamine B (RhB) photodegradation from water. These contrasting studies show that microspheres of FSMG show promising visible-light-induced photocatalytic activity and exhibit 1.99-fold and 3.38-fold increased activity over that of Fe3O4@SiO2@MoS2 and g-C3N4 mechanisms, respectively, in RhB degradation and a 4.13-fold and 11.09-fold increase in H2 production from water, respectively. Furthermore, the FSMG microspheres also show good recovery with a magnet. As studied by XPS, TEM, and SEM; photocurrent curves, trapping agent experiments; and Nyquist impedance spectroscopy, the extended light response range, intimate contact interface, improved separation speed of carriers, and higher photocurrent density resulted in the increased photocatalytic activity of heterostructures of MoS2/g-C3N4. MoS2 trapped electrons to improve the lifespan of classified electron/hole pairs, while the assembled holes located at the surface of g-C3N4 continuously oxidized the dye, which provided a controllable path for photodegradation and H2 production. The improved systems and principles stated here will be of great significance in heterogeneous photocatalysis.

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