تحسين الفوتوحراري للوصلة غير المتجانسة ذات المخطط S لنواة فراغية–صدفة FeNi2S4@ZnIn2S4 نحو تطور الهيدروجين المحفز ضوئيًا

ملخص استنادًا إلى نتائج توقعات نظرية الكثافة الوظيفية، تقوم هذه الدراسة بتصميم منطقي لوصلة غير متجانسة من نوع مخطط الخطوة (S) لنواة فراغية–صدفة FeNi2S4@ZnIn2S4 (FNS@ZIS) لتطور الهيدروجين المحفز ضوئيًا مع مساعدة فوتوحرارية. قدمت كرات FNS الفراغية قاعدة لتغطية صفائح ZIS النانوية، مما يمكن أن يمنع تكتل صفائح ZIS النانوية إلى كريات، ويغني الموقع النشط، ويزيد من المساحات المحددة، ويعزز امتصاص الضوء. ومن الملحوظ أن بفضل خصائصها الفوتوحرارية الممتازة، تولد نواة FNS حرارة باستمرار داخلها تحت إشعاع الضوء المرئي وتمنع بفاعلية فقدان الحرارة من نظام التفاعل، مما زاد من درجة حرارة المحفزات الضوئية وبالتالي تسريع هجرة الشحنات. بالإضافة إلى ذلك، فإن إنشاء الوصلة غير المتجانسة من نوع S عبر النمو في الموقع له واجهة محكمة، مما يمكن أن يسهل فصل ونقل الناقلات ويحقق جهد أكسدة-اختزال عالي. بفضل الهيكل الفريد، تظهر الوصلة غير المتجانسة من نوع S لنواة فراغية–صدفة FNS@ZIS استقرارًا استثنائيًا ومعدل تطور الهيدروجين المحفز ضوئيًا قدره 7.7 ملمول ساعة −1 غرام −1، وهو تقريبًا 15.2 مرة أكبر من ZIS النقي. استنادًا إلى دليل مزدوج من التوقعات النظرية والتأكيدات التجريبية، يتم التحقيق بعمق في التأثير الفوتوحراري وآلية نقل الإلكترونات لهذه المادة الابتكارية من خلال تقنيات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء والحسابات العميقة باستخدام دالة الكثافة الوظيفية.