「国家优青」联合「国家杰青」！余家国/张留洋，最新AM！

第一作者：Kai Meng

通讯作者：余家国，张留洋

通讯单位：武汉理工大学，中国地质大学(武汉)

余家国，中国地质大学（武汉）教授、欧洲科学院外籍院士、国家杰出青年基金获得者。从事半导体光催化材料、光催化分解水产氢、CO2还原、污染物降解、室内空气净化、染料敏化和钙钛矿太阳能电池、电催化、电化学能源存储、吸附等方面的研究工作。

张留洋，女，中共党员，现为中国地质大学(武汉)材料与化学学院教授、国家优青，湖北省高层次人才, 博士生导师，2022年入选科睿唯安全球高被引科学家。主要从事光催化和电池方向的基础研究与应用。

论文速览

太阳能燃料合成很有趣，这种方法可以弥补其间歇性。然而，大多数光催化剂只能吸收紫外到可见光，而近红外光仍未被利用。

本论文研究了一种新型的S型ZnO/CuInS₂异质结光催化剂，该催化剂能够响应近红外光，并在光催化过程中产生过氧化氢（H₂O₂），同时实现甘油的氧化。通过ZnO和CuInS₂量子点之间的电荷转移，可以将原本对近红外光不活跃的ZnO转变为活跃的复合体。这种强响应归因于ZnO和CuInS₂之间的电荷迁移，增加了p型半导体界面上的自由电荷载流子浓度，从而增强了局域表面等离子共振效应和CuInS₂的近红外响应。

该ZnO/CuInS₂异质结在H₂O₂生产和甘油氧化反应中展现出卓越的性能，证实了近红外响应和高效电荷转移的重要性。通过接触电势差、霍尔效应测试和有限元方法计算等机理研究，直接关联了近红外响应和电荷转移。本研究的方法绕过了一般光响应问题，为利用整个太阳光谱的宏伟目标迈进了一步。

图文导读

图1：ZC3复合样品的场发射扫描电子显微镜（FESEM）图像、STEM图像、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像。

图2：ZnO、ZC1、ZC2、ZC3、ZC4和CuInS₂的紫外-可见光（UV-vis）漫反射光谱，以及不同样品的载流子浓度、电荷转移机制示意图。

图3：ZnO、CuInS₂和ZC3的原位和非原位X射线光电子能谱（XPS），以及ZnO、CuInS₂和ZC3复合体的接触电势差（CPD）和界面电子转移及内建电场（IEF）形成示意图。

图4：ZnO和ZC3的2D伪彩瞬态吸收（TA）光谱，以及在特定时间延迟下的TA光谱，和在特定波长下TA动力学的探测结果。

图5：CuInS₂和ZC3在800-1300 nm近红外区域的TA光谱和动力学，以及引入甲醇后对CuInS₂ TA信号的影响。

图6：ZnO、ZCx和CuInS₂在光照下H₂O₂产生的性能，以及甘油光催化转化率和ZC3在光照下H₂O₂产生与甘油氧化性能。

图7：ZC3在吸附H₂O和甘油蒸汽后的原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS），以及在不同溶液中ZC3的电子顺磁共振（EPR）谱。

总结展望

本研究通过构建ZnO和CuInS₂量子点之间的异质结，实现了对近红外光的有效响应，并显著提高了光催化剂在H₂O₂生产和甘油氧化反应中的性能。

通过电荷转移机制的深入研究，本工作不仅为设计新型高效光催化剂提供了新思路，也为太阳能燃料合成技术的发展开辟了新途径。期望本研究能够激发未来光催化领域的研究，通过强化近红外响应和电荷转移机制，实现全太阳光谱的利用。

文献信息

标题：Plasmonic Near-infrared-response S-scheme ZnO/CuInS₂ Photocatalyst for H₂O₂ Production Coupled with Glycerin Oxidation

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202406460