光学小知识 | 异质结在光催化中的作用

2025年5月，️青岛科技大学李镇江等人在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为《Interfacial chemical bond and internal electric field modulated Z-scheme Sv-ZnIn2S4/MoSe2 photocatalyst for efficient hydrogen evolution》的研究论文。

️在此，作者通过缺陷诱导的异质结构建策略，构建了由富含硫空位的ZnIn₂S₄（Sv-ZIS）和MoSe₂组成的界面Mo-S键和内电场调控的Z型异质结。以下从异质结在该研究中的优势、表征方法、性能展开叙述。

️异质结的优势：在Sv-ZIS和MoSe₂之间形成的界面Mo-S键以及内电场，可以加速光生载流子的分离和转移，从而显著提高光催化性能。其中，界面Mo-S键作为原子级别的“桥梁”，为电荷转移提供了快速通道；内电场则为光生电子从MoSe₂的导带转移到Sv-ZIS的价带提供了驱动力，实现了Z型电荷转移机制。

️异质结的表征：通过X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱、电子顺磁共振（EPR）等技术手段，证实了Sv-ZIS和MoSe₂之间形成了紧密的界面接触，并且存在强烈的化学耦合效应。

️异质结的光催化性能：优化后的Sv-ZIS/MoSe₂异质结在可见光（λ > 420 nm）照射下展现出优异的光催化制氢性能，其制氢速率达到63.21 mmol·g⁻¹·h⁻¹，表观量子产率为76.48%（420 nm单色光），是原始ZIS的18.8倍，且优于最近报道的基于ZnIn₂S₄的光催化体系。

️异质结的稳定性：经过5次循环光催化测试（共20小时）后，优化后的Sv-ZIS/MoSe₂异质结的制氢量仍保持在初始值的约90.5%，显示出良好的光催化稳定性。

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