近日，郑州大学河南先进技术研究院在3D多孔异质结光催化领域取得新进展，通过对催化剂功能组分的选择以及结构的精准调控，进一步拓展了模拟太阳光/可见光大规模分解水制氢的研究。相关成果以“Boosting light harvesting and charge separation in 3D porous WS₂@C@ZnIn₂S₄ skeleton heterojunction for efficient solar fuels production”发表在国际学术期刊Chemical Engineering Journal。郑州大学河南先进技术研究院硕士研究生黄俊浩为论文第一作者，郑州大学田青勇、薛超两位副教授、许群教授为共同通讯作者。此工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金等资助支持。

氢气（H2）被认为是一种高效的可持续清洁能源，利用太阳能光催化全解水制氢技术是实现氢能利用的重要技术途径，然而可见光区量子效率低和表/界面催化反应速率慢是制约光催化全解水效率的瓶颈。针对这一问题，田青勇等人合理并成功设计合成了一种新型的3D多孔WS2@C@ZnIn2S4（WCZ）异质结材料。此结构的优势在于：（1）3D多孔C骨架不仅为ZnIn2S4纳米片生长提供了的良好基底，而且还由于其良好的导电性为电荷传输提供通道；（2）入射光在3D多孔结构中产生的多重漫反射效应有利于提高光的利用率以及提升光生载流子浓度；（3）超细WS2助催化剂均匀地嵌入在C骨架中，在保证暴露更多活性位点的同时，还提升了光的稳定性。此外，这种结构还可以在3D多孔结构上构建紧密的异质结，促进光生载流子的快速迁移和界面分离，实验证实在模拟太阳光下，3D多孔异质结（0.25-WCZ）表现出最优的析氢效率11.15 mmol·g-1·h-1，在365nm单色光得照射下其表观量子效率（AQY）达31.47%。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137568