冯胜教授研究团队在高效光催化产氢研究方面取得重要进展

近日，常州大学环境与安全工程学院冯胜教授研究团队在高效光催化产氢研究方面取得重要进展，相关成果发表在国际知名期刊International Journal of hydrogen energy （SCI二区TOP期刊，IF：7.13）。该研究得到了国家自然科学基金项目（22075032）的资助。

S型异质结ZnCo₂S₄/TiO₂用于光催化析氢和抗生素降解

Photocatalytic hydrogen evolution and antibiotic degradation by S-scheme ZnCo₂S₄/TiO₂

Xiaojun Dai, Sheng Feng^*, Wei Wu, Yun Zhou, Zhiwei Ye, Xun Cao, Yang Wang, Chengdeng Yang.

International Journal of hydrogen energy, Volume 47, Issue 60, 15 July 2022, Pages 25104-25116

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.05.269

全球面临温室效应和能源短缺，寻求新能源对人类的可持续发展尤为迫切。氢具有热值高、燃烧性好、导热性好和零排放等优点，是未来理想的清洁能源。

在本研究中，通过简单的溶剂热方法将ZnCo₂S₄（ZCS）纳米颗粒耦合到TiO₂表面，形成S型异质结。与ZCS和TiO₂相比，ZCS/TiO₂的光催化性能显著提高，其析氢效率达到5.58mmol·g⁻¹·h⁻¹，分别是TiO₂和ZCS的88.3倍和54.3倍。表观量子效率（AQY）在420nm处高达11.5%。此外，ZCS/TiO₂在光催化降解四环素（TC）方面也具有优异的性能。ZCS/TiO₂光催化性能的提高主要是由于S型异质结。一方面，S方案电子转移路径不仅提高了电子-空穴分离效率，而且提高了电荷转移效率。另一方面，ZCS显著增强了ZCS/TiO₂的可见光吸收。XPS、EPR、紫外光电子能谱（UPS）和能带结构证实了其光催化机理和S型异质结结构。这项工作为设计和构建S方案异质结以提高光催化析氢和TC降解性能提供了新的思路。

图1 ZCS/TiO₂的光催化机理图：在可见光照射下，内部电场（IEF）诱导电荷转移（a）、分离和形成S型异质结（b）以实现光催化析氢（c）。

图2 不同样品(a)和不同比例复合材料(b)的光催化产氢量。

图3 光催化剂的制备流程图。