近日，李发堂教授课题组李义磊博士为第一作者在Green Energy & Environment上发表了题为“Constructing interfacial electric field and Zn vacancy modulated ohmic junctions ZnS/NiS for photocatalytic H₂ evolution”的学术论文，通讯作者李发堂教授。

利用阳光通过光催化剂将水分解成氢，模拟光合作用已经成为一种理想的太阳能转换方法。金属硫族化合物由于其合适的能带结构和良好的太阳能吸收能力，在光催化制氢中得到了广泛的应用，其中，最常研究的CdS其毒性和致癌性受到世界各国的关注。在催化反应中，阳离子空位不容易受到反应物的影响，比硫空位更稳定。同时，在催化剂上加载助催化剂不仅可以促进载流子分离，还可以调节制氢的还原能垒。

本研究以ZIF-8为模板，合成了含Zn空位的空心ZnS/NiS纳米笼。利用费米能级平坦化构造内部电场形成欧姆接触，增加了供体密度，加速了界面上的电子输运。实验和DFT结果表明，紧密的界面和V_Zn可以使电子重排，从而使界面处的电荷密度更高，从而优化了氢吸附的吉布斯自由能。V_Zn-ZnS/NiS的最佳产氢活性为10636 μmol h^-1 g^-1，是V_Zn-ZnS的31.9倍。该研究为构建具有欧姆接触和阳离子空位的低毒硫化物异质结以实现高效的光催化制氢提供了思路。

该研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金创新研究群体等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gee.2023.12.007