Z‐scheme异质结具有独特的电荷-载流子迁移途径，优异的载流子分离效率和高氧化还原能力，因此在光化学（PEC）水分解中具有巨大潜力，但如何在Z‐scheme的纳米级界面上调节Z‐scheme电荷转移异质结构仍然是一个巨大的挑战。

有鉴于此，苏州大学田维教授和李亮教授等人，通过阳离子交换反应在ZnIn₂S₄/CdS界面之间引入了In-O-Cd键，将先前报道的II型能带结构转换为直接的Z型能带结构，从而显着提高了载流子分离效率并延长了载流子寿命。

本文要点

1）In-O-Cd键通过便捷的阳离子交换反应被合理地引入ZnIn₂S₄纳米片和CdS纳米粒子之间的界面，从而成功地将先前报道的II型能带结构转换为直接的Z型异质结（ZnIn₂S₄/CdS）。

2）密度泛函理论计算表明，In-O-Cd界面化学键显着提高了ZnIn₂S₄和CdS的费米能级，颠倒了界面能带的弯曲方向，从而导致了Z型异质结的形成。此外，通过原子层沉积（ALD）方法在ZnIn₂S₄/CdS复合光电阳极上涂覆一层非晶态ZnO层，以消除表面缺陷并促进表面反应动力学，从而进一步提高PEC性能。

3）得益于Z‐scheme结构的卓越电荷分离效率和高氧化还原能力，最佳ZnIn2S4/CdS/ZnO光电阳极具有显着增强的PEC性能，且起始电位低（-0.03 V vs RHE），在1.23 V_RHE处的光电流为3.48 mA cm^-2，约为原始ZnIn₂S₄的21.75倍。

参考文献：

Weiwei Xu et al. Interfacial Chemical Bond‐Modulated Z‐Scheme Charge Transfer for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202003500

https://doi.org/10.1002/aenm.202003500