Current Advances of Hollow All-solid-state Z-Scheme Photocatalysts

doi:10.7503/cjcu20220512

Abstract

Abstract:

Hollow structural materials have great application value in photocatalytic applications due to their large specific surface area， low density and short charge transport distance. Z-Scheme photocatalysts have wide range of spectral response， high stability， high separation efficiency of photogenerated carriers， strong oxidation and reduction capabilities， have received widespread attention. However， due to the instability of Z-scheme multi- element structure and hollow structure， it is still a huge challenge to design efficient and stable hollow all-solid-state Z-scheme photocatalysts. In this review， we summarized and discussed the advances progress in the types， construction strategies and performance researches of hollow all-solid-state Z-scheme photocatalysts in recent years， and envisioned the problems and challenges on the future applications， which will provide references for the design of stable photocatalysts.

Key words: Hollow structure, Photocatalysis, All-solid-state, Z-Scheme photocatalyst

CLC Number:

O643.3

TrendMD:

LIU Shuanghong, XIA Siyu, LIU Shiqi, LI Min, SUN Jiajie, ZHONG Yong, ZHANG Feng, BAI Feng. Current Advances of Hollow All-solid-state Z-Scheme Photocatalysts[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(1): 20220512.

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SrTiO₃：La/Rh/GR/BiVO₄	Hard template⁃carbon colloidal spheres	H₂ production（462 μmol·h^-1·g^-1） O₂ production（223 μmol·h^-1·g^-1）	Indirect Z⁃scheme	［101］
Cu₂O@CuCo₂O₄	Self⁃template	Oxidation of chlorote⁃tracycline（CTC） and reduction of nitrobenzene（NB）	Direct Z⁃scheme	［103］
MoSe₂/CdSe	Template⁃free⁃Kirkendall effect	H₂ production（7120.0 μmol·h^-1·g^-1） O₂ production（348.0 μmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［74］
InVO₄/CeVO₄	Template⁃free⁃Kirkendall effect	Degradation of TC	Direct Z⁃scheme	［104］
In₂O₃@ZnFe₂O₄	Hard template⁃In⁃MIL⁃68	Degradation of TC	Direct Z⁃scheme	［68］
Co₃O₄@CoFe₂O₄	Hard template⁃ZIF⁃67	Reduction of CO₂， CH₄ 2.06 μmol·h^-1·g^-1 CO 72.2 μmol·h^-1·g^-1	Direct Z⁃scheme	［69］
CuInS₂@C₃N₄	Hard template⁃SiO₂ spheres	H₂production（373 μmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［105］
SnS₂/SnS	Hard template⁃MnCO₃ microboxes	Degradation of cyanide， Reduction of Cr（Ⅵ）	Direct Z⁃scheme	［72］
g⁃C₃N₄@a⁃Fe₂O₃/Co⁃Pi	Hard template⁃SiO₂ spheres	H₂ production（450 μmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［106］
In₂O₃⁃Bi₂O₃	Hard template⁃InBi⁃MOFs	H₂ production（22.73 mmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［81］
CuCo₂S₄/3B⁃TiO₂	Template free⁃ion exchange	Reduction of CO₂， CH₄ 4.22 μmol·h^-1·g^-1 CO 2.55 μmol·h^-1·g^-1	Direct Z⁃scheme	［84］
CdS/Co_1-xS	Hard template⁃ZIF⁃67	H₂ production（13.48 mmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［87］
Co₉S₈/CdS	Hard template⁃ZIF⁃67	H₂ production（15.0 mmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［71］
ZnIn₂S₄@K₃PW₁₂O₄₀/ZnIn₂S₄/Ag₂S	Template free⁃ion exchange	Degradation of TC， H₂ production （2107.3 μmol·h^-1·g^-1）	Dual Z⁃scheme	［75］
In₂O₃/TiO₂/Cu₂O	Hard template⁃In⁃MIL⁃68	Degradation of TC	Type⁃II⁃Z⁃scheme	［107］
MoSe₂@Bi₂S₃/CdS	Soft template⁃PEG	Degradation of TCP/Cr（Ⅵ）， H₂ production（11.84 mmol·h^-1·g^-1）	Dual Z⁃scheme	［77］

Photocatalyst	Strategy	Application	Electron transfer pathway	Ref.
g⁃C₃N₄/Au/C⁃TiO₂	Hard template⁃carbon colloidal spheres	H₂ production（129.0 μmol·h^-1·g^-1）	Indirect Z⁃scheme	［91］
SrTiO₃：La/Rh/GR/BiVO₄	Hard template⁃carbon colloidal spheres	H₂ production（462 μmol·h^-1·g^-1） O₂ production（223 μmol·h^-1·g^-1）	Indirect Z⁃scheme	［101］
Cu₂O@CuCo₂O₄	Self⁃template	Oxidation of chlorote⁃tracycline（CTC） and reduction of nitrobenzene（NB）	Direct Z⁃scheme	［103］
MoSe₂/CdSe	Template⁃free⁃Kirkendall effect	H₂ production（7120.0 μmol·h^-1·g^-1） O₂ production（348.0 μmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［74］
InVO₄/CeVO₄	Template⁃free⁃Kirkendall effect	Degradation of TC	Direct Z⁃scheme	［104］
In₂O₃@ZnFe₂O₄	Hard template⁃In⁃MIL⁃68	Degradation of TC	Direct Z⁃scheme	［68］
Co₃O₄@CoFe₂O₄	Hard template⁃ZIF⁃67	Reduction of CO₂， CH₄ 2.06 μmol·h^-1·g^-1 CO 72.2 μmol·h^-1·g^-1	Direct Z⁃scheme	［69］
CuInS₂@C₃N₄	Hard template⁃SiO₂ spheres	H₂production（373 μmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［105］
SnS₂/SnS	Hard template⁃MnCO₃ microboxes	Degradation of cyanide， Reduction of Cr（Ⅵ）	Direct Z⁃scheme	［72］
g⁃C₃N₄@a⁃Fe₂O₃/Co⁃Pi	Hard template⁃SiO₂ spheres	H₂ production（450 μmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［106］
In₂O₃⁃Bi₂O₃	Hard template⁃InBi⁃MOFs	H₂ production（22.73 mmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［81］
CuCo₂S₄/3B⁃TiO₂	Template free⁃ion exchange	Reduction of CO₂， CH₄ 4.22 μmol·h^-1·g^-1 CO 2.55 μmol·h^-1·g^-1	Direct Z⁃scheme	［84］
CdS/Co_1-xS	Hard template⁃ZIF⁃67	H₂ production（13.48 mmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［87］
Co₉S₈/CdS	Hard template⁃ZIF⁃67	H₂ production（15.0 mmol·h^-1·g^-1）	Direct Z⁃scheme	［71］
ZnIn₂S₄@K₃PW₁₂O₄₀/ZnIn₂S₄/Ag₂S	Template free⁃ion exchange	Degradation of TC， H₂ production （2107.3 μmol·h^-1·g^-1）	Dual Z⁃scheme	［75］
In₂O₃/TiO₂/Cu₂O	Hard template⁃In⁃MIL⁃68	Degradation of TC	Type⁃II⁃Z⁃scheme	［107］
MoSe₂@Bi₂S₃/CdS	Soft template⁃PEG	Degradation of TCP/Cr（Ⅵ）， H₂ production（11.84 mmol·h^-1·g^-1）	Dual Z⁃scheme	［77］

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