NML研究文章 | 复合可见光催化体系:原子层沉积制备In2S3/ZnO

【引言】

半导体光催化技术因绿色、高效、节能等优点在环境治理方面备受瞩目。当前的核心问题是开发高效、稳定、廉价的可见光型催化剂。研究表明,金属硫化物In2S3具有优异的可见光响应性能和光催化性能。但受制于材料本身缺陷及纳米晶涂覆层与导电基底的欧姆接触性能不好等因素,纳米结构In2S3电极的光电化学转换性能仍难以满足实际应用需求。

本文亮点

1  利用原子层沉积法制备了In2S3/ZnO核壳纳米片阵列。

2  水裂解光电化学性能显著提高:最优光电流为1.64 mA/cm2,单色光光电转化效率可达27.64%,分别是单一In2S3纳米片阵列的70和116倍。

3  能带结构分析表明In2S3/ZnO具有II型能带异质结结构特征。


内容简介

上海交通大学张亚非教授等人,用原子层沉积法在In2S3纳米片阵列表面沉积了ZnO,制备出In2S3/ZnO异质结光催化体系。(1)光吸收波长范围更宽(250–850 nm);(2)光电转化效率达到27.64% (1.23 V vs. RHE,380nm),高出单一In2S3纳米片阵列116倍;(3)详细分析能带结构表明,In2S3/ZnO异质结具有II型能带特征,有利于光生载流子的高效分离和收集,从而显著提升光电化学活性。

图文导读

1  In2S3/ZnO纳米片阵列的制备

首先在FTO玻璃表面原位生长制备In2S3纳米片阵列,然后利用原子层沉积在In2S3纳米片表面沉积一层ZnO,形成In2S3/ZnO核壳纳米片阵列,不同原子层沉积参数便于调控ZnO层的厚度。

2  不同ZnO层厚度样品的光谱分析

450 nm波长透射、反射、吸收光谱表明:ZnO可提高核壳纳米片阵列的光传输距离和光吸收;ZnO带隙较大,因此提高短波区域的光吸收能力;ZnO层厚度较大时破坏纳米片阵列结构,不利于光捕获。 In2S3/ZnO-50 NSAs光电化学性能

纳米结构的In2S3光阳极与生长的ZnO层形成n-n型异质结后表现出显著改善的PEC活性,并且随着正偏压的增加而提高。

随着ZnO壳层厚度的增加,纳米结构光阳极的光电流先增加,然后达到In2S3/ZnO-50NSAs的最大值1.642 mA/cm2

在1.23V偏压及间歇光辐照条件下,与原始In2S3纳米片阵列相比较,In2S3/ZnO异质结纳米片阵列光阳极表现出显著提高的光电流密度及良好的开关性能。


作者简介

张亚非,薄膜与微细技术教育部重点实验室主任,国家百篇优秀博士论文导师,国务院政府特殊津贴。

主要研究方向:

纳米材料与器件、电子科学与技术。


主要研究方向:

碳纳米材料(碳纳米管、石墨烯、富勒烯、碳基量子点)及纳米器件。

相关阅读

 1  综述 | 可见光催化裂解水制氢:纳米催化结构及反应机制的研究进展

  Bi-Bi2O2CO3:高效异质结可见光催化剂

3  综述:基于二维过渡金属氧化物和硫化物光催化剂

4  NML研究论文 | 高效光解水制氢催化剂:g-C3N4/TiO2纳米管阵列异质结


关于我们

Impact Factor:4.849

Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在 Springer 开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。

E-mail:editorial_office@nmletters.org

Tel:86-21-34207624

如果对你有帮助,请分享给别人!:纳微科技 » NML研究文章 | 复合可见光催化体系:原子层沉积制备In2S3/ZnO

赞 (0)