Small：CZTS/CdS表面缺陷工程加速电子传输和调控产物选择性

铜基硫化物由于其优异的光伏性能和与CO₂还原电位良好的导带对齐而被认为是用于光电化学(PEC)CO₂还原的潜在光电阴极材料。然而，由于随机的CO₂还原反应途径导致电荷转移动力学缓慢和选择性差，进而导致PEC效率低下。

新南威尔士大学的Rose Amal和郝晓静等人对Cu₂ZnSnS₄(CZTS)/CdS光阴极进行简易热处理，在电极表面引入并调整S空位，该策略同时实现界面电荷转移优化和表面空位工程，为PEC CO₂还原光阴极设计提供了新思路。

作者在270℃下将Cu₂ZnSnS₄(CZTS)/CdS分别置于空气(HA)和N₂(HN)气氛中处理。在不同的气氛中热处理可以调整电极表面的硫空位，从而得到对CO和醇的CO₂还原选择性。

在空气中热处理，CZTS/CdS表面的S空位可以通过氧(O掺杂)补充，从而产生更好的CO₂和CO 吸附能力，提高CO₂还原活性和对甲醇/乙醇的高选择性。相反，通过在N₂中热处理，在电极表面会产生更多的S空位，这有利于表面CO解吸并产生更高的CO选择性。

对Cu₂ZnSnS₄(CZTS)/CdS光阴极热处理能够在CdS中的Cd和CZTS中的Cu/Zn之间促进元素相互扩散来改善CZTS/CdS异质界面，形成p-n结来增大内置电位、延长载流子寿命和抑制光生电荷复合。

Cu₂ZnSnS₄(CZTS)/CdS光阴极的电流密度(-0.75 mA cm^-2, -0.6 V vs RHE)是Cu₂ZnSnS₄(CZTS)的三倍。

Accelerating electron-transfer and tuning product selectivity through surficial vacancy engineering on CZTS/CdS for photoelectrochemical CO₂ reduction. Small, 2021.DOI: 10.1002/smll.202100496.

https://doi.org/10.1002/smll.202100496