开发低成本、高活性的助催化剂是光催化分解水的重要环节之一。
有鉴于此，南京工业大学陆春华教授、昆士兰大学王连洲教授、南京工业大学寇佳慧教授等人，提出了一种利用阴离子杂化技术对过渡金属硫化物进行电子离域调控的新方法。
本文要点
1）从电子离域调控原理出发，通过理论计算与实验相结合的研究，提出了一种新型的非金属原子杂化表面修饰策略，设计了高效的光催化制氢助催化剂。首先通过气固反应制备了P-修饰的CoS2（CoS2∣P）纳米晶体，并与CdS纳米棒偶合，构建了用于太阳析氢反应(HER)的复合催化剂。
2）助催化剂CoS2或CoS2|P的负载可通过建立肖特基结来降低CdS中光诱导载流子的重组，而与P的表面结合可进一步提高助催化剂的活性。P的引入在CoS2|P的表面上引起电子离域状态，从而减小反应能垒并阻止HER的逆反应。
3）CdS/CoS2∣P催化剂的HER速率为57.8 μ mol·h−1，是裸CdS的18倍，CdS/CoS2的8倍和Pt/CdS的2倍。用密度泛函理论(DFT)计算预测并解释了HER在催化剂上的还原能垒和抑制逆反应。
总之，通过电子离域调节调制的新型助催化剂的基本设计策略可能会为其他先进的能量转化催化剂的合理开发提供指导。
参考文献：
Huang, H., Xue, C., Fang, Z. et al. Bridging localized electron states of pyrite-type CoS2 cocatalyst for activated solar H2 evolution. Nano Res. (2021).
DOI: 10.1007/s12274-021-3457-1
https://doi.org/10.1007/s12274-021-3457-1
