中山大学罗惠霞教授课题组近期在光催化CO2还原方面最新进展

根据已有的研究，设计半导体纳米材料的双壳中空结构是提高光利用率、调节电子结构和化学键的空间相互作用、加速界面接触、提供更多催化反应位点和促进有效载流子分离和转移的最有效策略之一。受强界面电场的启发，我们提出了S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂“双壳纳米盒”催化剂的设计，将2H-MoTe₂涂覆在S_v-In₂S₃单壳纳米盒上，形成富含S-空位的Mo−S桥键结构。在强大的内置电场(IEF)和Mo−S桥键的作用下，“S”-型电荷分离得到显著的提高，在380 nm处，内量子效率可达94.01%。

S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂(5)的中空双壳层异质结构扩大了比表面积，缩短了电荷转移距离，增强了传质能力，提高了光吸收能力，因而具有很强的光催化CO₂RR活性。更重要的是，S-空穴能促进CO₂的活化，降低形成*OCHO的能垒，促进电荷转移到*OCHO上，从而促进CO₂RR生成CO。最重要的是，丰富的界面异质结构形成了Mo−S桥键位点，导致了界面上的电荷差。电荷差导致在界面上形成Mo的极化位点，从而抑制了相邻中间产物的静电排斥，促进了CH₄的形成。这项工作可以通过光的利用、界面接触和反应位点，为开发用于大规模能源转换应用的优秀光催化剂开辟道路。

该成果日前以题为《Understanding Bridging Sites and Accelerating Quantum Efficiency for Photocatalytic CO₂ Reduction发表在《Nano-Micro Lett.》（主编特邀稿件）上，博士研究生王康旺为第一作者，中山大学材料科学与工程学院罗惠霞教授和环境科学与工程学院的严凯教授为共同通讯作者。这项工作得到了中国自然科学基金（11922415，12274471）、广东省基础与应用基础研究基金（2022A1515011168，2019A1515011718，2019A1515011337）、广东省重点研发计划（2019B110209003）的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01221-3

初审：袁湛楠

审核：田雪林、许俊卿

审核发布：李伯军