Mo-modifiziertes ZnIn2S4@NiTiO3 S-Schema Heterojunktion mit verbessertem interfacialen elektrischen Feld für effiziente Sichtlicht-gesteuerte Wasserstoffentwicklung

Zusammenfassung Die Gestaltung und Entwicklung von lichtempfindlichen Materialien für die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist ein effizienter und vielversprechender Ansatz für grüne und nachhaltige kohlenstoffneutrale Energiesysteme. Hier wird eine einfache In-situ-Wachstums-Hydrothermalmethode beschrieben, die Mo-modifizierte ZnIn2S4 (Mo-ZIS) Nanosheets mit NiTiO3 (NTO) Mikrorods koppelt, um einen multifunktionalen Mo-modifizierten ZIS umwickelten NTO Mikrorod-Katalysator (Mo-ZIS@NTO) mit verbessertem Effekt des interfacialen elektrischen Feldes (IEF) und typischer S-Schema-Heterojunktion zu synthetisieren. Der Mo-ZIS@NTO-Katalysator weist Eigenschaften zur Lichtabsorption im breiten Spektrum, exzellente sichtbare Licht-zu-Wärme-Energie-Effekte, Elektronenmobilität, Ladungsübertragung und starkes IEF auf und zeigt eine hervorragende Umwandlung von Solar- in chemische Energie zur effizienten sichtlicht-gesteuerten photocatalytischen Wasserstoffentwicklung. Bemerkenswert ist, dass der entwickelte Mo1.4-ZIS@NTO-Katalysator eine überlegene Leistung mit einer H2-Entwicklungsrate von bis zu 14,06 mmol g−1 h−1 und einer scheinbaren quantenmechanischen Effizienz von 44,1% bei 420 nm aufweist. Die wissenschaftlichen Untersuchungen bieten ein vertieftes Verständnis der Mikrostruktur, der S-Schema-Heterojunktion, des verbesserten IEF und des Erleichterungseffekts des Mo-Dopanten. Darüber hinaus bestätigen die theoretischen Simulationen die entscheidende Rolle des Mo-Elements bei der Förderung der Adsorption und Aktivierung von H2O-Molekülen, der Modulation des H-Adsorptionsverhaltens an aktiven S-Stellen und beschleunigen somit die gesamte katalytische Effizienz. Der photocatalytische Wasserstoffentwicklungsmechanismus über die S-Schema-Heterojunktion mit einstellbarer IEF-Regulierung über Mo1.4-ZIS@NTO wird ebenfalls demonstriert.