天津大学化工学院于涛副教授课题组通过简单的研磨法首次将Zn_0.5Cd_0.5S固溶体装载至非金属助催化剂1T-WS₂纳米片表面，并用于光催化分解水析氢。金属性的1T-WS₂具有优异的导电性能够有效降低界面上的传输阻抗，加速光生载流子的转移速率。1T-WS₂和Zn_0.5Cd_0.5S的费米级差形成肖特基结，紧密的界面接触导致了强烈的电子相互作用。这项工作进一步拓展了非贵金属助催化剂在光催化析氢领域的应用。

水分解产生的氢气（H₂）被认为是传统化石燃料的理想替代品，且利用过程中不产生二次污染。太阳能是一种取之不尽的清洁能源，利用太阳能进行光催化分解水产氢已成为备受关注的制氢途径之一。目前，金属硫化物因具有合适的带隙结构，成为较具潜力的光解水产氢催化剂，但其光生载流子复合率高、光腐蚀等问题制约了它的发展。构建金属硫化物-助催化剂体系是解决上述问题的有效途径，其中贵金属等助催化剂与金属硫化物复合能够促进光生载流子的分离而有助于解决上述问题，但贵金属成本高、利用率低等缺点一直备受关注。因此，成本更加低廉、种类更加丰富的非贵金属材料作为金属硫化物的助催化剂具有更广泛的应用意义。

天津大学化工学院于涛副教授课题组合成了1T-WS₂/Zn_0.5Cd_0.5S复合材料，实现了61.65 mmol/g/h的光催化析氢效率，在波长为420nm的单色光照射下的析氢的量子效率能达到8.04%，是纯Zn_0.5Cd_0.5S材料的（1.67 mmol/g/h）的37倍。通过结合表征分析和理论计算结果得到了1T-WS₂和Zn_0.5Cd_0.5S的费米级差能够形成肖特基结，促进光生电子从Zn_0.5Cd_0.5S向1T-WS₂转移。1T-WS₂的引入在有效提高光催化剂的可见光响应、降低光催化析氢过程中氢气吸附的吉布斯自由能和促进光生载流子迁移方面发挥了关键作用。因此，这项工作使得金属性1T-WS₂替代贵金属Pt作为优良助催化剂成为可能，也为非贵金属助催化剂提高光催化性能提供了新思路。

论文信息：

Insights into the Operation of Noble-Metal-Free Cocatalyst 1T-WS₂-Decorated Zn_0.5Cd_0.5S for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Evolution

Zhiqiang Li, Dr. Wei Zhou, Yuan Tang, Prof. Xin Tan, Yizhong Zhang, Zikang Geng, Yuchen Guo, Dr. Lequan Liu, Dr. Tao Yu, Prof. Jinhua Ye

文章第一作者为李志强（硕士生）

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202101670