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金屬硫化物可以作為光催化劑實(shí)現(xiàn)光催化全分解水，但其光生空穴氧化能力較差，限制了光催化水分解的應(yīng)用。

北京理工大學(xué)張加濤、劉佳和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)江俊等人報(bào)道了通過(guò)陽(yáng)離子交換獲得的具有雙缺陷(Ag摻雜劑和納米孔)的單層ZnIn₂S₄，在可見(jiàn)光照射下在純水中有效析出O₂和H₂。

張加濤/劉佳/江俊Nano Letters: 2D多合一單層硫化物用于光催化全分解水

雙缺陷結(jié)構(gòu)使得單層ZnIn₂S₄具有優(yōu)化的光吸收和載流子動(dòng)力學(xué)。更重要的是，Ag摻雜劑對(duì)促進(jìn)析氧反應(yīng)(OER)有益，納米孔處懸空的S原子對(duì)析氫反應(yīng)(HER)有利，雙缺陷協(xié)同作為水氧化(Ag摻雜劑)和還原(納米孔)的活性位點(diǎn)，從而在沒(méi)有助催化劑的幫助下實(shí)現(xiàn)了光催化全分解水的穩(wěn)定性。

另外，Ag 摻雜劑和周?chē)h(huán)境提供了高的H₂O和*OH吸附能，可以促進(jìn)電催化水氧化過(guò)程，并有助于抑制空穴對(duì)硫化物光催化劑的光腐蝕。

這項(xiàng)工作展示了一種實(shí)現(xiàn)“一體化”的光催化劑，并解決了與硫化物基光催化劑相關(guān)的穩(wěn)定性問(wèn)題，具有巨大的應(yīng)用潛力。

Two-dimensional all-in-one sulfide monolayers driving photocatalytic overall water splitting. Nano Letters, 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02008

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