設計和開發用于太陽能轉化為化學能的可見光響應材料是實現碳中和的一種有效且有前景的方法。

基于此，上海理工大學李貴生教授和范金辰教授、上海電力大學閔宇霖教授（共同通訊作者）等人報道了一種原位水熱生長策略，將Mo修飾的ZnIn₂S₄（Mo-ZIS）納米片與NiTiO₃（NTO）結合，合成了具有增強界面電場（IEF）效應和典型S-型異質結的多功能Mo修飾ZIS包覆NTO微棒（Mo-ZIS@NTO）光催化劑。

所制備的Mo_1.4-ZIS@NTO催化劑表現出優異的性能，H₂析出速率高達14.06 mmol g^?1 h^?1，在420 nm處的表觀量子效率為44.1%。

通過模擬計算，得到了Mo-ZIS@NTO催化劑的電子性能。ZIS和Mo-ZIS的最大價帶（VBM）值主要由單個S-3p軌道貢獻，而導帶最小值（CBM）均來自In-5s和S-3p軌道。

相比之下，Mo-ZIS的投射態密度（PDOS）的主要特征是在費米能級附近出現Mo 4d-S 3p鍵共振并形成雜化。雜交可以在Mo-ZIS中產生一些超出費米能級的狀態，并作為電子受體抑制e^?-h ⁺對的重組。

吉布斯自由能（ΔG_H*）是衡量PHE活性的主要指標，當ΔG_H*接近于零時，性能最佳。

表面催化制氫反應主要有兩個步驟：

（1）活性位點（*）吸附質子并與電子結合形成活性中間體（H*）（H⁺ + e^? + *→H*）；

（2）質子快速解吸促進H₂分子析出（2H*→H₂ + 2*）。ZIS的ΔG_H*值為-0.202 eV，表明質子的強吸附不利于中間產物H*的釋放，而Mo-ZIS和Mo-ZIS@NTO催化劑的ΔG_H*值分別下降至-0.176和-0.127 eV。

因此，Mo-ZIS@NTO中IEF的增強誘導了電荷的重新分布，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.