路建美/陈冬赟AFM：内电场协同吸附效应，增强CdS@CTF-HUST-1光催化CO2RR

将CO₂转化为高附加值化学燃料，不仅能够减少CO₂排放，而且也能缓解气候变暖和满足日益增长的能源需求。利用半导体材料作为催化剂的光催化还原CO₂是将太阳能转化为化学能的一种绿色技术。

同时，开发高效稳定的光催化剂是光还原CO₂最关键的问题。金属硫化物具有良好的可见光响应，在光催化领域受到广泛关注。其中，硫化镉(CdS)具有形貌可调、带隙窄、适中的氧化还原电位等特点。

但是，由于CdS电子-空穴对的快速复合和较低的CO₂吸附量，其光催化还原CO₂效率不理想。因此，寻找可靠的方法来同时优化CdS光催化剂的电荷分离/转移行为和CO₂吸附能力以实现高效的CO₂转化至关重要。

近日，苏州大学路建美和陈冬赟等通过在CdS纳米球表面包覆多孔CTF-HUST-1层，制备了稳定的S型CdS@CTF-HUST-1核壳异质结光催化剂。

实验结果表明，最优的CdS@CTF-HUST-1光催化剂表现出增强的CO₂光还原活性，其在光照下的CO产率高达168.77 μmol g⁻¹ h⁻¹、CO的选择性为86.72%，以及在400、420、450、500和550 nm处的表观量子效率(AQE)分别为2.34、1.77、0.73、0.26和0.08%。

此外，该催化剂经过5次测试循环后，光催化性能和选择性没有明显下降，并且光催化剂的形貌，物相组成和化学结构没有明显的变化，表明CdS@CTF-HUST-1异质结光催化剂具有优异的光稳定性。

通过实验和理论计算，研究人员提出了CdS@CTF-HUST-1异质结光催化还原CO₂的可能机理：首先，在光照射下，CdS和CTF-HUST-1上都产生了光生电子-空穴对，并且CdS@CTF-HUST-1异质结光催化剂中的电荷载流子遵循S型转移路径；

此外，多孔共价三嗪骨架(CTFs)对CO₂的良好吸附增强了CO₂与CdS@CTF-HUST-1光催化剂之间的有效接触，有助于加速CO₂的光还原反应；最后，在CdS的CB中积累的光生电子可以还原吸附的CO₂生成CO和微量的CH₄，同时，牺牲剂[三乙醇胺(TEOA)]消耗了CTF-HUST-1的VB中的空穴，大大降低了载流子复合的几率。

综上，该项工作通过将CTFs和CdS合理耦合制备了S型异质结光催化剂，在吸附和内电场的协同作用下实现了高效光催化还原CO₂，为构建高活性核壳结构复合光催化剂提供了一种可行的策略。

Internal Electric Field and Adsorption Effect Synergistically Boost Carbon Dioxide Conversion on Cadmium Sulfide@Covalent Triazine Frameworks Core–Shell Photocatalyst. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308553