具有0D/2D界面的InOOH/ZnIn₂S₄空心球S型异质结用于增强光催化CO₂转化性能

摘要

S型异质结光催化剂因其能够同时促进光生载流子的分离，并优化光催化剂的还原和氧化能力，而被广泛应用于光催化CO₂转化中。尽管S型异质结具有巨大的潜力，但其光催化CO₂转化性能仍然有限，这主要是由于其界面光生载流子迁移缓慢和光利用效率差。本文报道了一种具有0D/2D接触界面的InOOH/ZnIn₂S₄空心球S型异质结，以提高光催化CO₂转化性能。具体来说，空心球结构可以允许入射光在光催化剂内进行多重反射，以增强光利用效率。此外，0D/2D接触界面可以促进光生载流子在InOOH/ZnIn₂S₄空心球S型异质结上的迁移速率。结合原位光照X射线光电子能谱表征和自由基捕获实验，确认了InOOH和ZnIn₂S₄上光生空穴和电子的空间分离，有利于高效利用光生载流子进行光催化CO₂转化。因此，优化后的InOOH/ZnIn₂S₄展示了比原始ZnIn₂S₄高出25.8倍的光催化CO₂转化性能。本工作展示了一种简单而有效的策略，用于提高S型异质结的界面光电荷载流子迁移和光利用效率。

关键词

光催化CO₂转化 / S型异质结 / ZnIn₂S₄ / 空心球 / 接触界面

基金资助

国家重点研发计划(2022YFE0126500,2018YFE0208500);; 国家自然科学基金委员会项目(21972065,22203046,22202152);; 江苏省科学基金会(BK20220006);; 合肥微尺度物理科学国家实验室(KF2020006);; 广东省创新创业团队引进项目(2019ZL08L101);; 中国高校发展基金(UDF01001159);; 南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室项目(GZR2023010003),南京邮电大学自然科学研究创业人才招聘基金(NY221128)