Co-deposition of amorphous carbon and CdS with the host NiO HMs for superior photocatalytic H2 production via water splitting

Hanmei Hu; Fang Ye; Tao Wang; Rui Xu; Yibin Zhu; Chonghai Deng

doi:https://doi.org/10.1007/s13391-024-00503-1

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저자정보: Hanmei Hu (Anhui Jianzhu University) Fang Ye (Hefei University) Tao Wang (Hefei University) Rui Xu (Hefei University) Yibin Zhu (Hefei University) Chonghai Deng (Hefei University)

저널정보: 대한금속·재료학회 Electronic Materials Letters Electronic Materials Letters Vol.20 No.5

발행연도: 2024.9

수록면: 627 - 638 (12page)

DOI: https://doi.org/10.1007/s13391-024-00503-1

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Efficient spatial separation of photocarriers is crucial for photocatalyst to achieve superior solar-driven photocatalytic H 2production via water splitting. In this study, 3D cubic NiO hollow microspheres (HMs) was served as a free-standing supportingmatrix for the co-deposition of ultrathin amorphous carbon layer and wurtzite CdS nanoparticles (NPs) to obtainthe highly Efficient photocatalysis system for H 2 production. The crystal structure, chemical composition, and optical andelectric properties of the ternary C@CdS/NiO composite were characterized by various techniques. The results demonstratedthat integrated C@CdS/NiO heteroarchitectures with fl ower-like morphology and double interfacial combinationsare successfully constructed through a one-pot microwave heating process. Under simulated solar illumination, the photocatalyticH 2 evolution reaction (HER) effi ciency of as-resulting C@CdS/NiO composite reached a remarkable 17.99mmol∙g − 1 ∙h − 1 , which was 5.7 and 163.5 times higher than that of binary CdS/NiO hybrid and single CdS, respectively. The photo-electrochemical measurements disclosed that the double interfacial interactions are benefi cial for promoting thephotoexcited charge carriers separation in space. Specifi cally, the ultrathin carbon fi lm played multiple roles for achievementof exceptional photocatalytic activity as follows: (i) having increase of the active sites, (ii) promoting light absorptioncapacity, (iii) accelerating separation and transport of the photocarriers, and (iv) protecting CdS against photocorrosion. This study provides a facial synergistic modifi cation strategy for the construction of noble-metal-free photocatalysts forEfficient solar-to-fuel conversion.

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