近日，材化学院本科生余子琪以第一作者在国际高水平期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》(中科院一区/影响因子22.1)上发表了题为“Gemstone nanoflower-shaped ZnIn2S4/CuS heterojunction with ultralong lifetime of photoinduced carriers for photocatalytic hydrogen evolution”(具有超长寿命光生载流子的宝石纳米花状ZnIn2S4/CuS异质结用于光催化析氢)的研究成果，导师廉孜超特聘教授为唯一通讯作者，材化学院为唯一完成单位。
随着人类社会的快速发展，能源危机问题日益严重。通过光催化析氢反应(HER)，将用之不竭的太阳能转化为绿色氢能，是极具前景的解决能源危机问题的新方法。然而目前，HER的低效率依然是制约其应用的一大瓶颈。开发高效稳定的光催化剂成为突破该瓶颈的重要研究方向。
基于前期深入研究，课题组巧妙制备了以p型半导体CuS为基底原位生长n-型半导体ZnIn2S4颗粒的宝石状纳米花，其具有高比表面积，极其有利于HER。研究结果表明，在可见光照射下，CuS/ZnIn2S4的光催化活性（1659 μmol g-1 h-1）分别是硫化铜（63.02 μmol g-1 h-1）和硫铟锌（497.30 μmol g-1 h-1）的26倍和3.3；并发现CuS/ZnIn2S4异质结构的超长寿命也是提高其光催化析氢性能的关键因素，动力学拟合曲线证明 CuS/ZnIn2S4的寿命长达4.89 ms，远远高于一般纳米颗粒仅有的ns级别寿命。
图1.宝石纳米花状ZnIn2S4/CuS异质结光催化制氢示意图(文章TOC)
图2.光催化制氢类型II机理图
本研究为开发具有高光催化活性和强光催化析氢反应稳定性的II型p-n异质结构提供了新策略，对于未来实现能源可持续发展具有重要意义。本工作得到了国家自然科学基金(22109097)的大力支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337324000134