Boosting photocatalytic hydrogen evolution: Electronic redistribution of ZnIn2S4 nanosheets via halogen ion doping

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作者
Shaohua Chen,Chengming Zhang,Haibao Zhu,Huihui Ding,Huanhuan Wu,Jun Ma,Zichen Wang,Xiufang Wang
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:51: 723-732 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.07.050
摘要

Designing a visible light responsive photocatalyst is the path to enhancing the efficiency of solar power for hydrogen generation. Herein, we provide a method that makes use of doping I atoms to regulate the surface state of ZnIn2S4 (ZIS) nanosheets and enhance surface reaction processes in order to increase photocatalytic performance. The optimized I-ZIS photocatalyst achieves a high hydrogen yield of 4.73 mmol g−1 h−1, which is 29.56 folds more than pure ZIS. Experiment measurements and first-principles simulations demonstrate that the shallow energy level formed by I doping optimizes the local electronic distribution of ZIS, strengthens the electrons' delocalization capacity of S atoms for high electrical conductivity, and inhibits the regrouping of photo-generated electron and hole pairs, leading to an increase in the photocatalytic activity of the I-ZIS photocatalyst for hydrogen evolution. The research presents a novel viewpoint that a shallow energy level enhances the ability to separate photo-excited electron and hole pairs and accelerates the rate of hydrogen production.
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