ZnIn2S4-Au-CdS异质结光热辅助光催化产氢的性能增强研究

《Materials Science in Semiconductor Processing》：Construction of ZnIn 2S 4-Au-CdS heterostructure for boosting photothermal-assisted photocatalytic hydrogen production

本文构建了ZnIn2S4-Au-CdS（ZIS-Au-CdS）三元异质结光催化剂，通过Au纳米颗粒（NPs）的电子介导和光热效应，协同CdS的能带匹配，显著提升了可见光吸收和光生载流子分离效率，实现了高效光热辅助光催化产氢（H2），为太阳能转化提供了新策略。

　　

亮点

ZnIn₂S₄的合成

纯ZIS通过先前报道的水热法制备[37]。典型步骤为：将1 mmol ZnCl₂和2 mmol InCl₃·4H₂O分散于27 mL去离子水中，搅拌形成均相溶液。随后加入8 mmol硫代乙酰胺（TAA），继续搅拌30分钟。将混合物转移至100 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在160°C下加热12小时。冷却后，通过离心收集沉淀物，反复洗涤。

微观形貌与结构表征

通过FESEM和EDS对ZIS、ZIS-Au和ZIS-Au-CdS的形貌和微观结构进行表征。如图1(a1-a3)所示，原始ZIS呈现独特的多孔结构，平均尺寸为5 μm，由层级交叉的薄纳米片组成。这种构型提供了大比表面积，有利于增强可见光捕获并提供丰富的反应位点[39]。图1(b1-b3)和图S2显示，ZIS-Au保持了相似的整体形貌，但Au NPs均匀分布在ZIS纳米片表面。ZIS-Au-CdS的EDS映射（图1(c1-c3)）证实Zn、In、S、Au和Cd元素均匀分布，表明CdS成功负载于ZIS-Au复合物上。

结论

总之，我们成功构建了三元ZIS-Au-CdS异质结光催化剂。优化后的ZIS-Au-CdS复合材料表现出优异的光催化产氢性能，在可见光和全光谱照射下的产氢速率分别达到8.02 mmol g^?1 h^?1和11.90 mmol g^?1 h^?1。ZIS和CdS的合适能带间隙，结合Au NPs的局域表面等离子体共振（LSPR）宽吸收，显著拓宽了可见光吸收范围并提升了光子利用效率。