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Tuning and Understanding of Layered 2D MoS2–MoO3 Interface for Enhanced Photocatalytic Activities

材料科学 光催化 接口(物质) 纳米技术 化学工程 工程物理 光电子学 催化作用 复合材料 接触角 有机化学 坐滴法 工程类 化学
作者
Sagar Mallick,M. S. Jena,Biswanath Das,B. C. Mohanty,B.K. Patel,D.P. Das,Ashutosh Rath
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202422645
摘要

Abstract Heterostructures composed of transition metal dichalcogenides (TMDs) and transition metal oxides (TMOs) are essential for a wide range of applications, including photocatalysis and optoelectronic devices. The interface between these materials plays a significant role in controlling bandgap, charge carrier dynamics and photocatalytic activity. Therefore, it is imperative to conduct a systematic study of interface formation and its impact on these parameters to enhance the efficiency of both photocatalysts and devices. In this work, the synthesis of layered MoO 3 –MoS 2 heterostructure using the two‐step chemical vapor deposition method is reported. The α‐MoO 3 is synthesized using vapor trapping technique, followed by sulfurization to form the heterostructure. The interfacial structures and evolution of MoO 3 to MoS 2 at the interface using XRD, Raman, HRTEM, and XPS are systematically investigated. Density functional theory based on the first‐principle calculations shows that an additional layer, MoOS, within the MoO 3 –MoS 2 heterostructure induces a type‐II band alignment rather than a type‐III alignment. Further, the heterostructure is utilized as a photocatalyst, which shows threefold increase in photocatalytic efficiency compared to pure MoO 3, achieving the degradation of 5 ppm MB dye in just 20 min under visible light, with a rate constant of 0.11408 min⁻¹, following a type‐II staggered heterojunction mechanism.
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