​山大/山交院AFM: 引入共价有机聚合物，促进COP-ZIS异质结构高效光催化析氢

光催化水分解制氢(H₂)是缓解当前化石能源危机和环境污染的一种有前途的策略，并且Z型光催化体系的构建对于实现高效水分解制氢(H₂)具有重要意义。共价有机聚合物(COP)是具有显着供体-受体(D-A)官能团的新型多维功能材料，它们具有特定的电子供体和受体特性，可增强界面相互作用。因此，合理设计具有COP和无机半导体的Z型异质结构以充分利用COP中HOMO的电子供体特性有利于推动光催化水分解制氢的进一步发展。

基于此，山东大学桑元华、于小雯和山东交通学院王晓宁等通过在ZnIn₂S₄(ZIS)纳米片表面原位形成供体-受体共价有机聚合物(COP)，通过原位缩合反应构建了COP-ZnIn₂S₄(ZIS)异质结构。实验结果显示，以铂(Pt)作为助催化剂的COP-ZIS异质结构(4% COP-ZIS/Pt)具有5.04 mmol g^-1 h^-1的高析氢速率，分别是ZIS和Pt/ZIS的16倍和3倍；4% COP-ZIS/Pt异质结构在光催化析氢反应20小时后表现出良好的稳定性，并且在20小时内的平均H₂释放速率为4.52 mmol g^-1 h^-1。

COP的HOMO的电子供体特性有利于COP和ZIS之间形成Z型异质结构，并通过COP-ZIS异质结构界面处的内建场增强电荷转移。从COP的HOMO传输的光生电子与ZIS的VB处的光生空穴结合，促进了光电子在ZIS表面的积累3倍以上。助催化剂提高了ZIS中电子的利用率。通过使用Z型异质结构改善电荷分离并加速与助催化剂的反应，克服了使用ZIS释放H₂的限速步骤。这项工作为构建新型有机和无机Z型光催化剂以实现高效的绿色能源生产提供了指导。

Porphyrin-based Donor-Acceptor Covalent Organic Polymer/ZnIn₂S₄ Z-Scheme Heterostructure for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202208962