Page 151 - 《精细化工》2023年第8期
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第 8 期 顾 登，等: 2D WO 3 /Ag:ZnIn 2 S 4 Z 型异质结复合物的构筑及可见光催化性能 ·1765·
2
（0.72 μA/cm ）。其中，WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 的电
流密度分别约为 WO 3 纳米片和 Ag:ZnIn 2 S 4 的 3.38
倍和 1.56 倍，且具有可重复性和稳定性高的优点。
以上结果表明，构筑异质结可以形成独特的载流子
传输途径，从而提高界面电荷转移效率，使价带存
在更多具有氧化能力的空穴和导带具有更多还原能
力的电子去参与光催化制氢和降解。
为了评估 WO 3 /Ag:ZnIn 2 S 4 异质结复合物电子-
空穴对的复合效率，在激发波长为 320 nm 下 [24] ，对
WO 3 和 WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 进行了 PL 测试。一
般而言，PL 光谱的强度越高，表明载流子重组更快、
寿命更短 [27] 。如图 7c 所示，WO 3 纳米片的 PL 强度
远 远高于 WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 ，进 一 步 揭 示
WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 样品的电子-空穴对分离和
电子跃迁过程优于 WO 3 纳米片。这也佐证了光电
性能的结论，构筑异质结有利于光催化剂制氢和降
解。
2.7 光催化机理
图 7 WO 3 、Ag:ZnIn 2 S 4 和 WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 的电化 图 8 为 2D WO 3 /Ag:ZnIn 2 S 4 Z 型异质结复合物
学阻抗谱图（a）、瞬态光电流密度响应图（b）及 的光催化机理 [23] 。通过 UV-Vis DRS 以及 XPS 光谱
PL 谱图（c） 价带分析计算，可以得到制备的 WO 3 和 Ag:ZnIn 2 S 4
Fig. 7 Electrochemical impedance spectra (a), transient 的价带和导带电位。在可见光照射时，WO 3 和
photocurrent density response (b) and PL spectra (c)
Ag:ZnIn 2 S 4 的价带的电子向导带迁移，同时伴随空
of WO 3 , Ag:ZnIn 2 S 4 and WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4
穴的产生。由于 WO 3 纳米片 E CB （0.10 eV）电位较
–
由图 7a 可知，WO 3/35.0% Ag:ZnIn 2S 4 比 WO 3 和 低，跃迁到导带的光生电子不能产生 O 2 /•O 2 〔–0.33
Ag:ZnIn 2 S 4 具有半径更小的半圆，表明界面耦合构 eV vs. NHE（一般氢电极）pH=7〕 [26] ，所以，WO 3
筑异质结体系使光生电荷的传输阻抗更低，更有利于 纳米片在可见光照射时不具备制氢和降解性能。而
–
电子-空穴对的迁移分离 [18] 。由 7b 可知，样品的电流 Ag:ZnIn 2 S 4 的 E CB （–1.43 eV）比 O 2 /•O 2 （–0.33 eV vs.
密度由大到小顺序依次为：WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 NHE）更负，光生电子能将复合物吸附的 O 2 还原为
2 2 –
（2.43 μA/cm ）> Ag:ZnIn 2S 4（1.56 μA/cm ）> WO 3 •O 2 ，参与光催化反应。
图 8 光解水制氢和光降解 MO 的机理
Fig. 8 Mechanism of photo-splitting water for hydrogen production and photo-degradation of MO
