DOI: 10.1016/j.cej.2021.129213

有效的电荷分离和足够的活性位点是太阳能驱动水分解产氢（H2）的关键因素。本研究通过原位静电纺丝结合水热法合成了新型一维-二维（1D-2D）CdIn2S4/碳纳米纤维（CNFs）/Co4S3串联肖特基异质结。原位嵌入Co4S3纳米颗粒的CNFs提供了一种具有丰富活性位点的一维基底，这有利于2D超薄CdIn2S4纳米片的生长，以构建串联肖特基异质结。值得注意的是，源于肖特基势垒整流效应的空间电荷分离和定向传输显著延长了电荷载流子的寿命。最佳复合材料的产氢速率为25.87 mmoL·g-1·h-1，且光稳定性较好。紫外光电子光谱和紫外-可见漫反射光谱揭示了异质结中的能带结构和内置电场的信息。此外，光电化学测量和原位辐照X射线光电子能谱证实了异质结中有效的载流子分离和电子转移路径。这项工作为设计CNFs基高效光催化异质结提供了一条新的途径。

图1.三元CdIn2S4/CNFs/Co4S3复合材料的合成过程。

图2.（a）CNFs/Co4S3复合材料的SEM图像；（b）CIS-2复合材料的SEM，（c）TEM，（d-f）HR-TEM和（g）相应的EDX元素映射图像。（c）中的插图是相应的SAED图谱。

图3.（a）XRD图谱，（b）拉曼光谱，（c）N2吸收-解吸等温线，（d）宽扫描XPS光谱和高分辨率XPS光谱：（e）C1s，（f）Cd3d，（g）In3d，（h）S2p和（i）Co2p。（c）中的插图是CIS-2复合材料的BJH孔径分布。

图4.（a）紫外-可见DRS光谱，（b）瞬时光电流响应，（c）奈奎斯特图，（d）PL光谱，（e）线性扫描伏安（LSV）图，（f）随时间变化的H2释放量以及（g）在不同光催化剂（λ＞420nm）上的H2生成速率，（h）最佳CIS-2复合材料的表观量子效率和（i）循环稳定性测试。（a）中的插图是（ahν）2与光子能量（hν）的关系图。

图5.（a，b）CdIn2S4、CNFs和Co4S3的UPS光谱，（c）CdIn2S4和Co4S3的Mott-Schottky曲线，（d，e）接触前后能带排列的示意图，以及（f）在CIS-2复合物中H2反应的光催化机理。在不使用和使用紫外线的情况下（λ=365nm），CIS-2复合材料的高分辨率ISI-XPS光谱：（g）In3d，（h）Cd2p和（i）Co2p。