论文奖励丨江西师范大学ACS Nano新成果：梯度分布让ZnS光吸收覆盖200–2100nm，产氢速率达1.01 mmol h⁻¹

恭喜江西师范大学在 ACS Nano 发表重要研究进展，成功实现 ZnS 中铜掺杂与硫空位的梯度分布，让光吸收范围拓展至 200–2100 nm，在无助催化剂条件下产氢速率达到 1.01 mmol h⁻¹，约为均匀分布样品的 5 倍、纯 ZnS 的 25 倍。恭喜团队用一项漂亮的工作证明：掺杂剂与缺陷的“空间排布方式”本身，就是撬动光催化性能的关键变量。从“掺什么、掺多少”到“怎么分布”，这项成果不仅带来了性能跃升，也为光催化材料设计打开了新的想象空间。再次恭喜团队！

第一作者：包林萍、Sajjad Ali

通讯作者：曾超 杨腾 韦岳长 周英棠

发表期刊：ACS Nano

影响因子(IF):17.1

实验方向：光催化分解水产氢

发表单位：江西师范大学

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c12773

MC-SPB10

感谢老师支持和认可！

1、催化剂制备：将所制备的ZnS超声分散于水中，加入一定量的CuCl，经过水浴反应得到Cu掺杂ZnS光催化材料。

2、催化剂性能测试：将催化剂分散于0.35 M Na2S-0.25 M Na2SO3水溶液中，将溶液转移至反应器。经过反复抽真空后，光照，用气相色谱检测氢气生成量。

光催化分解水析氢技术在解决全球能源危机方面具有巨大的潜力，但其效率仍未达到实际应用的基本标准。目前所研究的光催化剂大多数结构都是不稳定的，缺陷在光催化过程中甚至在空气中都会逐渐消失。因此，最大化光催化剂的活性和稳定性需要引入稳定的表面缺陷，同时最小化体积缺陷。杂原子掺杂与稳定缺陷可以实现良好的掺杂与缺陷工程协同效应。

与一般的均相掺杂相比，元素表面梯度掺杂在材料上引起了不均匀的成分分布，导致了一个定向的内置电场，促进了载流子的分离和迁移。此外，将掺杂原子缩小为单原子可以进一步提高催化剂的活性。

ZnS是一种众所周知的析氢光催化剂，由于其在光激发下快速产生电荷和良好的被激发电子还原能力而具有高活性。由于Cu+在ZnS中具有较低的价态和与Zn2+不同的半径，因此Cu+在ZnS中掺杂会引起阴离子空位以维持静电平衡。我们将Cu+掺杂进硫化锌中，结果表明Cu+和S空位的协同效应可以显著增强硫化锌的光催化活性和稳定性。这项工作为通过杂原子表面梯度掺杂以及伴随的空位来开发高性能光催化剂提供了一个原型。