在原子水平上协同调节电荷流动，以调节梯度氢迁移(H迁移)来促进光催化析氢是一项挑战。ZnIn₂S₄是一种很前景的层状过渡金属硫系化合物，其独特的层状结构和稳定性吸引了众多研究人员。

有鉴于此，青岛大学刘霞副教授、南昌航空大学杨丽霞教授等人，在ZnIn₂S₄纳米片中引入Cu原子诱导形成了自适应S空位(Vs)，该空位可以调节电荷分离并构建H迁移的梯度通道。

本文要点

1）利用Cu原子掺杂ZnIn₂S₄纳米片(Cu-ZIS)，同时产生Vs，用于光催化产氢。详细的实验结果和理论模拟揭示了Cu有倾向性取代Zn原子后产生Vs的行为机理。

2）Cu-S 键收缩和 Zn-S 键畸变出现在 Vs 区域周围。此外，Cu 引入引起的 Vs 降低了内部电场以抑制层间电子传输，由于表面静电势较低，在Vs区富集了电子。Cu掺杂位点是空穴陷阱，Vs是电子陷阱，因此两者可以协同调节电荷流动以实现载流子分离。氢迁移的梯度通道也由Vs调控，同时太阳诱导的热效应将驱动氢迁移，这加快了产氢速率，最终表现出优异的性能。

3）最终，5 mol % Cu限域ZnIn₂S₄纳米片催化剂的光催化析氢活性为9.8647 mmol g^-1 h^-1，比0.6640 mmol g^-1 h^-1提高了14.8倍，在420 nm处的表观量子效率达到37.11%。

参考文献：

Shuqu Zhang et al. Gradient Hydrogen Migration Modulated with Self-Adapting S Vacancy in Copper-Doped ZnIn₂S₄ Nanosheet for Photocatalytic Hydrogen Evolution. ACS Nano, 2021.

DOI: 10.1021/acsnano.1c05834

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05834