Visible‐Light‐Driven Photoelectrochemical and Photocatalytic Performance of NaNbO₃/Ag₂S Core–Shell Heterostructures

Abstract

Herein, we report the fabrication of visible-light-active NaNbO3 /Ag2 S staggered-gap core-shell semiconductor heterostructures with excellent photoelectrochemical activity toward water splitting, and the degradation of a model pollutant (methylene blue) was also monitored. The heterostructures show a pronounced photocurrent density of approximately 2.44 mA cm(-2) at 0.9 V versus Ag/AgCl in 0.5 m Na2 SO4 and exhibit a positive shift in onset potential by approximately 1.1 V. The high photoactivity is attributed to the efficient photoinduced interfacial charge transfer (IFCT). The core-shell design alleviates the challenges associated with the electron-hole paths across semiconductor junctions and at the electrolyte-semiconductor interface. These properties demonstrate that NaNbO3 /Ag2 S core-shell heterostructures show promising visible-light photoactivity and are also efficient, stable, and recyclable photocatalysts.

Interfacial Charge Transfer in Photoelectrochemical Processes

“…TiO 2 /CuS core/shell heterostructures with a uniform interface (Figure b) showed efficient light absorption and lower recombination rate of photoinduced charge carriers, which led to the higher photocatalytic activity . Similarly, NaNbO 3 /Ag 2 S core–shell heterostructures have been shown to exhibit interfacial charge transfer between NaNbO 3 /Ag 2 S core–shell interfaces and enhanced the photocurrent as shown in Figure c,d. ZnO nanostructures were also used intensively in photocatalytic reactions because of their favorable band edge positions and appropriate band gap.…”

“…Copyright 2014 and 2016 American Chemical Society. Panels (c,d) adapted with permission . Copyright 2016, Wiley.…”

Perowskitoxid‐Elektroden zur leistungsstarken photoelektrochemischen Wasserspaltung

“…Zusätzlich zu einfachen Metalloxiden wurden auch Metallsulfide mit Perowskitoxiden verknüpft, um Heterostrukturen für die Verbesserung der PEC‐Aktivität zu bilden . Auf sichtbares Licht ansprechende NaNbO 3 /Ag 2 S‐Kern‐Schale‐Heterostrukturen wurden durch eine Ionenaustauschroute für die PEC‐Wasserspaltung hergestellt .…”

“…Zusätzlich zu einfachen Metalloxiden wurden auch Metallsulfide mit Perowskitoxiden verknüpft, um Heterostrukturen für die Verbesserung der PEC‐Aktivität zu bilden . Auf sichtbares Licht ansprechende NaNbO 3 /Ag 2 S‐Kern‐Schale‐Heterostrukturen wurden durch eine Ionenaustauschroute für die PEC‐Wasserspaltung hergestellt . Die NaNbO 3 /Ag 2 S‐Heterostrukturen zeigten eine positive Verschiebung des Startpotentials (1.1 V) und eine hohe Photostromdichte von 2.44 mA cm −2 bei 0.9 V gegen Ag/AgCl, was einem effizienten Grenzflächenübergang der Ladungsträger zugeschrieben wurde.…”

“…Oberflächengestaltung/‐beschichtung sowie Heteroübergangsgestaltung/‐erzeugung sind zwei der am intensivsten verfolgten Methoden für die Modifizierung von Perowskitoxiden, um die PEC‐Leistung hinsichtlich Ladungstrennung, Oberflächen‐Reaktionskinetik und/oder Sonnenlichtabsorptionseffizienz zu verbessern. Die PEC‐Leistungen einiger typischer Perowskitoxid‐basierter Komposite/Hybride als Photoelektroden sind in Tabelle zusammengestellt . Die meisten PEC‐Apparaturen mit Perowskitoxid‐basierten Komposit‐Photoelektroden übertreffen solche aus den jeweiligen Einzelkomponenten, was auf das Vorliegen eines synergetischen Effekts schließen lässt.…”