化工學院李偉副教授在TMSs基光催化材料制備及催化產氫性能研究領域取得重要進展

近日，我?；瘜W與化工學院李偉副教授與環境科學與工程學院王傳義教授針對過渡金屬硫化物（TMSs）半導體光催化材料在光催化過程中結構不穩定導致其催化活性持久性不好的科學問題開展了系列研究工作，相關研究成果先后發表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319，2篇)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等國際知名期刊。

為了緩解傳統化石能源面臨枯竭所產生的能源壓力，并進一步促進綠色可持續發展，開發可替代的環境友好型新能源或能源載體至關重要。鑒于太陽光能來源廣泛、使用方便、綠色可持續性等優點，將其轉變為可方便利用的高附加值化學能（如CO、CH₃OH、CH₄、C₂H₆、H₂等）無疑是開發和利用新能源的有效途徑，具有明顯的潛在應用價值。其中，“綠氫”是一種低密度、高附加值、零污染和易于存儲的可持續型能源載體。因此，如何通過有效手段高效制氫是能源與材料化學領域共同關注的焦點。近年來，太陽光誘導催化技術因其易操作、低能耗、無二次污染等優勢被眾多研究者關注，相繼開發了大量基于半導體的光催化材料，有效促進了太陽光能向綠氫能量體的轉換。然而，傳統半導體光催化材料普遍因其寬帶光波響應性差和電子-空穴易復合等影響而難以獲得高效的光催化活性，所以探尋更為高效的光催化材料就成了該領域研究的重點。

過渡金屬硫化物(TMSs)具有窄帶隙和寬頻光捕獲的固有優勢，是一類可以完成高效寬頻光波響應催化活性的光催化材料。然而，在長時間光誘導下TMSs往往表現為結構不穩定，容易發生光腐蝕，難以獲得持久的高性能光催化活性。如何在提高TMSs基光催化劑催化活性的同時，有效抑制其光腐蝕影響，增強其結構穩定性，是需要研究者不斷探索和解決的關鍵科學問題。為此，李偉副教授與王傳義教授針對TMSs半導體光催化材料在光催化過程中結構不穩定導致催化活性持久性不好的科學問題開展了系列研究工作。

三維（3D）多孔BN/rGO骨架穩定的MoS₂復合光催化劑制備及產氫性能研究（Chem. Eng. J. 435 (2022) 132441）

先后合成了三維（3D）多孔BN/rGO骨架穩定的MoS₂復合光催化劑、單原子態Pd表面修飾CdS納米光催化劑、N雜原子體相摻雜CdS納米光催化劑，且均在模擬日光誘導下表現出顯著增強且持久穩定的光催化產氫活性。

單原子態Pd表面修飾CdS納米光催化劑合成及產氫性能研究（Appl. Catal. B-Environ. 304 (2022) 121000）

特別是單原子態Pd表面修飾的CdS納米光催化劑，因其明顯降低的光催化反應能壘和協同的金屬-半導體相互作用機制，可在模擬日光誘導下進行全分解水高效制氫。相關研究為獲得高穩定性、高HER光活的TMSs基光催化劑提供了系列簡單、綠色和行之有效的方法。

N雜原子體相摻雜CdS納米光催化劑合成及產氫性能研究（Appl. Catal. B-Environ. 313 (2022) 121470）

其研究成果分別以“3D porous BN/rGO skeleton embedded by MoS₂nanostructures for simulated-solar-light induced hydrogen production”“Pd single-atom decorated CdS nanocatalyst for highly efficient overall water splitting under simulated solar light”“Promoting body carriers migration of CdS nanocatalyst by N-doping for improved hydrogen production under simulated sunlight irradiation”為題先后發表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等國際知名期刊。

相關原文鏈接：

（1）https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132441

（2）https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.121000

（3）https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121470

（核稿：仝建波 編輯：劉倩）