李贵生/范金辰/闵宇霖AFM：Mo-ZIS@NTO高效可见光催化HER

设计和开发用于太阳能转化为化学能的可见光响应材料是实现碳中和的一种有效且有前景的方法。

基于此，上海理工大学李贵生教授和范金辰教授、上海电力大学闵宇霖教授（共同通讯作者）等人报道了一种原位水热生长策略，将Mo修饰的ZnIn₂S₄（Mo-ZIS）纳米片与NiTiO₃（NTO）结合，合成了具有增强界面电场（IEF）效应和典型S-型异质结的多功能Mo修饰ZIS包覆NTO微棒（Mo-ZIS@NTO）光催化剂。

所制备的Mo_1.4-ZIS@NTO催化剂表现出优异的性能，H₂析出速率高达14.06 mmol g⁻¹ h⁻¹，在420 nm处的表观量子效率为44.1%。

通过模拟计算，得到了Mo-ZIS@NTO催化剂的电子性能。ZIS和Mo-ZIS的最大价带（VBM）值主要由单个S-3p轨道贡献，而导带最小值（CBM）均来自In-5s和S-3p轨道。

相比之下，Mo-ZIS的投射态密度（PDOS）的主要特征是在费米能级附近出现Mo 4d-S 3p键共振并形成杂化。杂交可以在Mo-ZIS中产生一些超出费米能级的状态，并作为电子受体抑制e⁻-h ⁺对的重组。

吉布斯自由能（ΔG_H*）是衡量PHE活性的主要指标，当ΔG_H*接近于零时，性能最佳。

表面催化制氢反应主要有两个步骤：

（1）活性位点（*）吸附质子并与电子结合形成活性中间体（H*）（H⁺ + e⁻ + *→H*）；

（2）质子快速解吸促进H₂分子析出（2H*→H₂ + 2*）。ZIS的ΔG_H*值为-0.202 eV，表明质子的强吸附不利于中间产物H*的释放，而Mo-ZIS和Mo-ZIS@NTO催化剂的ΔG_H*值分别下降至-0.176和-0.127 eV。

因此，Mo-ZIS@NTO中IEF的增强诱导了电荷的重新分布，使得H₂更容易形成和析出。

Mo-Modified ZnIn₂S₄@NiTiO₃ S-Scheme Heterojunction with Enhanced Interfacial Electric Field for Efficient Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202213131.

https://doi.org/10.1002/adfm.202213131.