绣球花状ZnIn_2S_4/CoWO_4 S型异质结的构建及可见光催化产氢性能

摘要

通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_2S_4(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为此,首先通过理论计算预测了ZnIn_2S_4/CoWO_4(ZIS/CWO) S型异质结的能带结构及电子转移路径,并通过电子局域函数和电荷密度差分确定了异质结界面处的电子交换.随后,采用超声-搅拌-煅烧法将CWO纳米颗粒分散并负载到ZIS花球表面,获得了绣球花状ZIS/CWO S型异质结光催化剂.由于ZIS与CWO之间紧密的界面以及形成的内部电场,致使ZIS/CWO S型异质结的光生电子-空穴对得到了有效分离,进而提高了光催化产氢效率.同时,实验结果确定了S型异质结的形成和载流子的传输路径,揭示了光催化反应机理.

关键词

光催化产氢 / S型异质结 / ZnIn_2S_4 / CoWO_4 / 理论计算

基金资助

国家自然科学基金(批准号:52305196); 山东省自然科学基金(批准号:ZR2022ME179)资助