光催化水分解制氫(H₂)是緩解當前化石能源危機和環境污染的一種有前途的策略，并且Z型光催化體系的構建對于實現高效水分解制氫(H₂)具有重要意義。共價有機聚合物(COP)是具有顯著供體-受體(D-A)官能團的新型多維功能材料，它們具有特定的電子供體和受體特性，可增強界面相互作用。因此，合理設計具有COP和無機半導體的Z型異質結構以充分利用COP中HOMO的電子供體特性有利于推動光催化水分解制氫的進一步發展。

基于此，山東大學桑元華、于小雯和山東交通學院王曉寧等通過在ZnIn₂S₄(ZIS)納米片表面原位形成供體-受體共價有機聚合物(COP)，通過原位縮合反應構建了COP-ZnIn₂S₄(ZIS)異質結構。實驗結果顯示，以鉑(Pt)作為助催化劑的COP-ZIS異質結構(4% COP-ZIS/Pt)具有5.04 mmol g^-1 h^-1的高析氫速率，分別是ZIS和Pt/ZIS的16倍和3倍；4% COP-ZIS/Pt異質結構在光催化析氫反應20小時后表現出良好的穩定性，并且在20小時內的平均H₂釋放速率為4.52 mmol g^-1 h^-1。

COP的HOMO的電子供體特性有利于COP和ZIS之間形成Z型異質結構，并通過COP-ZIS異質結構界面處的內建場增強電荷轉移。從COP的HOMO傳輸的光生電子與ZIS的VB處的光生空穴結合，促進了光電子在ZIS表面的積累3倍以上。助催化劑提高了ZIS中電子的利用率。通過使用Z型異質結構改善電荷分離并加速與助催化劑的反應，克服了使用ZIS釋放H₂的限速步驟。這項工作為構建新型有機和無機Z型光催化劑以實現高效的綠色能源生產提供了指導。

Porphyrin-based Donor-Acceptor Covalent Organic Polymer/ZnIn₂S₄ Z-Scheme Heterostructure for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202208962