Chem. Eng. J.：STH达18.4%：电子介体rGO改变异质结构型促进PEC水分解

对于异质结催化剂，当多个粒子接触时，电子在结界面处重新分布以平衡它们的费米能级。此时，如果在粒子界面之间产生势垒，则可能会阻碍e^–或h⁺的迁移。

岭南大学Misook Kang团队设计了一种由n型ZnS和p型Bi₂S₃半导体复合成的pn结材料，具有优异电性能的rGO作为电荷传输介质桥被引入催化剂中(n-ZnS/rGO/p-Bi₂S₃)。

实验证明，rGO是具有I型能带排列p型和n型半导体之间的电子传输介质，连接在接触界面之间促进光生载流子的扩散并将它们完全分离。将rGO与p‖n、n‖n和p‖p电极一起引入组装的氧化还原电池时，在p‖n电极上的光电流明显增加，这表明rGO在传输电子方面比传输空穴更有效。

此外，ZnS/rGO/Bi₂S₃电极和Pt电极连接具有较高的光电流，表明它也可以作为PEC系统中的OER催化剂。

n-ZnS/rGO/p-Bi₂S₃三元催化剂吸收光性能优异，光生载流子能够快速而强烈地分离和迁移，并且光生载流子复合缓慢。在水分解过程中额外的∙OH和∙O₂^–自由基分别聚集在n-ZnS的价带和p-Bi₂S₃的导带处。在模拟太阳光辐照下，n-ZnS/rGO/p-Bi₂S₃催化剂产生H₂速率2523.4 μmol g^-1 h^-1，具有18.4%的太阳能-氢气转换效率。

该研究表明，通过桥接rGO电子介体，使得具有I型能带排列的n-ZnS/p-Bi₂S₃转化为典型的全固态Z型。重新排列的能带促进了电荷转移，抑制了光生载流子复合，并显着提高了催化活性。

Switching of A Type I to An All-Solid-State Z-Scheme Heterojunction By An Electron Mediator rGO Bridge: 18.4% Solar-To-Hydrogen Efficiency in n-ZnS/rGO/p-Bi₂S₃ Ternary Catalyst. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133104

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Chem. Eng. J.：STH达18.4%：电子介体rGO改变异质结构型促进PEC水分解

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