Enhancing the Visible Light Photoelectrochemical Water Splitting of TiO2 Photoanode via a p–n Heterojunction and the Plasmonic Effect

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作者
Zhengwang Cheng,Zhilong Hu,Xinguo Ma,Mei Wang,Neng Gan,Minghu Pan
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:126 (28): 11510-11517 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.2c02798
摘要

Developing visible light-responding photoelectrocatalysts with higher efficiency is highly demanded and broadly concerned in terms of photoelectrochemical (PEC) water splitting. Here, we report that by constructing a TiO2/CuInS2 p–n junction and further decorating it with plasmonic Cu nanoparticles, the synthesized TiO2/CuInS2/Cu photoanodes show significantly enhanced visible light absorption and higher photoelectrocatalysis efficiency, benefiting from the joint influence of the built-in electric field and surface plasmonic resonance (SPR). Under >420 nm light irradiation, the photocurrent density is 2.36 mA/cm2 at 1.23 V vs reversible hydrogen electrode (RHE), enhanced by about 10 times than that of pure TiO2. Furthermore, the hydrogen production rate was enhanced from an undetectable level to 4.552 μmol/cm2/h. Our results exhibit that the strategy of a double-layer co-catalyst has promising applications in water splitting and other solar energy-conversion areas.
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