前沿动态：Nature Commun. - 多元硫化物单晶纳米带光催化剂学术资讯

来源：今日新材料

光催化一直是能源转换与存储领域的研究热点。自1972年Fujishima和Honda发现半导体光催化效应以来，设计和构筑半导体光催化剂以捕获太阳能并实现高效光化学转化为解决当前全球能源与环境危机提供了一种理想途径。铜基四元硫化物（特别是Cu-Zn-In-S（CZIS）和Cu-Zn-Ga-S（CZGS））具有良好的可见光吸收性能及化学和热学稳定特性，因而被作为一种重要的光催化剂候选材料。

铜基多元硫化物低的电导率和高的光生载流子复合速率而不利于光催化应用。尽管负载贵金属和构筑异质结构可以增强铜基多元硫化物的光催化性能，而负载贵金属又会带来成本增加且异质界面的形成会引入缺陷。

具有特定晶面的单晶半导体纳米材料已广泛应用于光（电）催化和光电子器件领域。研究人员通过胶体化学合成法，利用特定的前驱物和表面活性剂实现暴露特定晶面的多元硫化物纳米晶的合成，并且通过调节温度等条件制备了单晶纳米带。

近日，来自中国科学技术大学的伍亮等人研究团队首先利用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算调研表面晶面对纤锌矿CZIS纳米晶光催化产氢性能的影响。计算结果表明，在光催化析氢反应（HER）中，纤锌矿CZIS的（0001）面具有最小的吉布斯自由能。根据Bell-Evans-Polanyi原理，（0001）面对于HER具有最低的能垒，这将有助于光催化制氢。基于课题组前期铜基多元化合物的制备工作基础，研究人员预先制备了一种特定的反应前驱物（二乙基二硫代氨基甲酸铜（II），二乙基二硫代氨基甲酸锌（II）和二乙基二硫代氨基甲酸铟/镓（III）），随后设计了一种简单的油胺和十二硫醇辅助的胶体化学合成法，成功制备出只暴露（0001）晶面的纤锌矿CZIS单晶纳米带。这种纳米带只有10纳米左右的厚度。该方法也适用于CZGS纳米带的合成。

文献链接：

Single crystalline quaternary sulfide nanobelts for efficient solar-to-hydrogen conversion，Nature Communications, 2020

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18679-z

原文链接：

https://www.toutiao.com/i6889029728922141192/?tt_from=weixin&utm_campaign=client_share&wxshare_count=1&timestamp=1604059053&app=news_article&utm_source=weixin&utm_medium=toutiao_android&use_new_style=1&req_id=20201030195732010147083076045C831E&group_id=6889029728922141192

来源：gh_d06fa4463e84 今日新材料

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