Boosting photocatalytic hydrogen evolution via interfacial photothermal evaporation on a CdS/CoFe2O4 p-n heterojunction

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作者
Shidong Zhao,Shujian Wang,Biao Wang,Kejian Lu,Jie Huang,Yitao Si,Maochang Liu
出处
期刊:Green chemical engineering [Elsevier BV]
被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.gce.2025.07.006
摘要

Photocatalytic water splitting emerges as a promising technology for transforming solar energy into hydrogen fuel. Nevertheless, challenges such as inadequate light absorption, substantial heat loss, and sluggish mass-energy transfer in conventional solid-liquid-gas triphase reactions often hinder the improvement of energy conversion efficiency. Here, a photothermally driven gas-solid biphase system is introduced to enhance solar energy utilization. Regarding photocatalyst design, a CdS/CoFe 2 O 4 (CCF) p-n heterojunction photocatalyst is fabricated by the calcination method, which facilitates consistent spatial transmission and efficient separation of photogenerated carriers. System construction involves utilizing annealed melamine sponge (AMS) as a photothermal substrate, transforming the solid-liquid-gas triphase system into a more efficient gas-solid biphase configuration. This change improves the overall reaction temperature and significantly transforms the mass transfer dynamics at the catalytic interface. The optimized CCF/AMS gas-solid biphase system demonstrates a remarkable hydrogen evolution rate of 254.1 μmol/h, representing a significant leap forward compared to traditional triphase system. This study offers valuable insights into improving the efficiency of photocatalytic water splitting through innovative material design and novel reaction system construction. • A CdS/CoFe 2 O 4 p-n heterojunction photocatalyst was successfully prepared using a facile calcination method. • The commercial melamine sponge was subjected to precise calcination, yielding a high-performance photothermal material. • An innovative photothermal-driven gas-solid biphasic photocatalytic system was engineered to significantly optimize the utilization efficiency of solar energy. • The optimized gas-solid biphase system achieves a remarkable hydrogen evolution rate of 254.1 μmol h −1 , significantly surpassing conventional triphase systems.
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