MC镁瑞臣论文奖励丨淮北师范大学：张慧君、Yujie Gao凭借使用我们MC镁瑞臣的产品，发表了最新光催化研究成果！
发表期刊：Advanced Science
文章题目：Metal Sulfide S-Scheme Homojunction for Photocatalytic Selective Phenylcarbinol Oxidation
第一作者：张慧君、Yujie Gao
通讯作者：孟苏刚 翁波
发表单位：淮北师范大学、KU Leuven和中国科学院城市环境研究所
实验方向：光催化
影响因子：14.3
基于金属硫化物的同质结光催化剂得到了广泛的研究具有改进的光催化性能。然而，基于金属硫化物的S型同质结的构建仍然是一个挑战。在此，通过在溶热合成过程中简单调整聚乙烯吡咯烷酮的用量，报道了一种2D CdIn2S4纳米片包覆3D CdIn2S4八面体（称为2D/3D nCIS/o-CIS）S型同质结光催化剂的制备方法。通过一系列表征系统地研究了n-CIS/o-CIS中S型同质结的形成，这可以产生内部电场，促进光生电子-空穴对的分离和迁移。二维/三维n-异构体/对-异构体复合材料在可见光照射下，对苯甲醇（PhCH2 OH）选择性氧化为苯甲醛（PhCHO）时，表现出显著提高的光催化活性和稳定性，优于纯n-异构体和对-异构体样品。希望本研究能为开发用于太阳能转换的金属硫化物S-方案同质结光催化剂提供新的见解。
基于硫化金属的半导体材料在光催化领域具有巨大的前景，因为它们具有引人注目的特性，反应的活性位点。[7–10]将金属硫化物与其他半导体，如二氧化钛、氧化锌结合，形成II型或Z型异质结，也显示出促进光激发载流子迁移的巨大潜力，包括窄带隙、价带和导带位置对齐良好以及成本效益高。因此，各种金属硫化物半导体被认为是重要的光催化剂，在水光解、二氧化碳还原和选择性有机转化等领域得到广泛应用。[1–6]不幸的是，单金属硫化物光催化剂的实际应用受到严重电子-空穴复合和光照下稳定性差的限制，导致太阳能转换效率低下。为了克服这些挑战，大量研究致力于构建不同的异质结，形成多个通道以加速电荷传输过程。例如，将贵金属（如金、钯等）沉积在金属硫化物表面可以形成肖特基结，从而减少电荷复合，并提供丰富的
论文第一作者为：张慧君、Yujie Gao
论文通讯作者为：孟苏刚 翁波
值得注意的是，采用金属硫化物同质结配置，即界面两侧保持相同的成分，提供了一个有吸引力的替代方案。同质结确保了完美的晶格匹配，从而实现连续的能带对齐，有效消除了界面阻抗，进而增强了光生电子-空穴对的电荷传输并抑制了其复合。例如，郭及其同事报道了一种双胞胎Cd0.5 Zn0.5 S纳米棒同质结，具有II型交错能带对齐，用于太阳能制氢，达到了62%的显著量子效率。[18]显著增强的光活性归因于由交替的闪锌矿和六方相段形成的同质结，有效分离了光生载流子。类似地，设计了诸如孪晶CdS、[16]Mn0.5 Cd0.5S、[19]非晶-晶体In2 S3、[20]非晶-晶体MoSx [21]等同质结，提高了太阳能到能量转换效率。值得注意的是，几乎所有制备的金属硫化物同质结都具有II型交错带排列，这导致电子和空穴的还原和氧化能力受损。[22,23]此外，金属硫化物价带中积累的空穴不可避免地会腐蚀催化剂，并对其在连续光照下的光稳定性造成不利影响。[22,24]相反，最近提出的S方案光催化剂系统解决了上述问题。在这些系统中，具有弱氧化还原能力的光激发电子-空穴对重新结合，减少了空穴浓度，而具有强氧化还原能力的载流子则用于光催化反应。[23,25-29]尽管对硫化物同质结进行了广泛的研究以增强光催化，但基于金属硫化物的s型同质结的发展仍然是一个未被探索的前沿。
本文使用设备
1、催化剂制备：通过简单地调节PVP的使用量可在溶剂热合成过程中制备出2D CdIn2S4纳米片包覆在3D CdIn2S4八面体上的S-型同质结光催化剂(2D/3D n-CIS/o-CIS)。
2、催化剂性能测试：MC-PF300C氙灯配备滤光片可见光光催化选择性氧化芳香醇制备芳香醛
3、平均产量、产率：苯甲醛产量19.9 mmol/g/h、苯甲醛选择性99.9%; 450 nm对应AQE约为2.3%。
4、最高产量、产率：苯甲醛产量22.1 mmol/g/h、苯甲醛选择性100%。
总之，通过简便的一步溶热法制备了n-CIS/o-CIS S型同质结 光催化剂。EPR、UPS、KPFM和DFT分析一致支持这一结论：nCIS/o-CIS系统中的电荷转移机制遵循S型路径，而非带间转移 机制。因此，在可见光照射下选择性氧化苯甲醇生成PhCHO的 过程中，n-CIS/o-CIS同质结表现出显著提高的光催化活性和 稳定性，优于其对应的n-CIS和o-CIS。h+和?O2?物种在推动苯 甲醇转化中起着关键作用，并证实了两种不同的反应机制可以 生成醛。我们的研究强调了控制光生载流子分离和迁移对于提 高光催化剂在光催化驱动的氧化还原反应系统中的效率至关重要。
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