空间分离负载还原性和氧化性助催化剂是促进电荷分离和表面反应动力学的有效策略，这是决定光催化效率的两个关键因素。然而，在二维光催化剂上负载双重助催化剂的空间分离仍然是一个巨大的挑战。

有鉴于此，河南大学李秋叶教授和关中杰等人，通过设计一种三元结构Co₉S₈@ZnIn₂S₄@PdS (CS@ZIS@PS)空心管状核壳结构，实现了ZnIn₂S₄纳米片上氧化和还原性助催化剂的空间分离装饰。

本文要点

1）设计并准备三元CS@ZIS@PS空心管状核壳光催化剂, 其中ZnIn₂S₄纳米片直接在Co₉S₈中空纳米管上生长，然后将PdS助催化剂负载在ZnIn₂S₄纳米片。首次实现了空间分离的双重助催化剂的整合以及对ZnIn₂S₄纳米片的光热效应。

2）Co₉S₈和PdS分别作为还原和氧化的功能助催化剂。实验结果证实，Co₉S₈和PdS助催化剂的空间分离不仅有效地改善了电荷分离，加速了表面还原氧化动力学，而且产生了光热效应，从而进一步增强了电荷转移和表面反应动力学。

3）结果表明，优化后的CS@ZIS@PS获得了显著的析氢速率为11407µmol g⁻¹ h⁻¹，并且在420 nm处表观量子效率达到71.2%，是迄今为止ZnIn₂S₄中最高的表观量子效率之一。

总之，空间分离的双重助催化剂和光热效应的协同效应可以应用于其他2D材料，以实现高效的太阳能转换。

参考文献：

Man Wang et al. Spatially Separating Redox Centers and Photothermal Effect Synergistically Boosting the Photocatalytic Hydrogen Evolution of ZnIn₂S₄ Nanosheets. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202006952

http://doi.org/10.1002/smll.202006952