合理设计高效的分级光催化剂已引起人们的广泛关注。

近日，武汉理工大学余家国教授，Liuyang Zhang报道了设计了一种用于光催化CO₂还原的层次化核-壳结构TiO₂@ZnIn₂S₄异质结。

文章要点

1）研究人员首先采用改进的Stöber法制备了平均粒径为350 nm的SiO₂微球作为硬模板，然后，通过多种动力学控制包覆和热退火，在SiO₂微球表面包覆纳米TiO₂，形成平均粒径为500 nm的TiO₂@SiO₂固体微球。随后，用HF溶液对TiO₂@SiO₂实心球进行刻蚀，去除SiO₂模板，得到TiO₂空心球。然后，采用原位化学浴沉积的方法成功地制备了层状TiO₂@ZnIn₂S₄ 核壳空心球（CSHS）。

2）优化样品的CO₂光还原转化率（CO、CH₃OH和CH₄的总收率）明显高于空白样品ZnIn₂S₄和TiO₂。

3）TiO₂@ZnIn₂S₄异质结光催化性能的提高归因于S-Scheme异质结抑制了光生载流子的复合。此外，这种改善还得益于较大的比表面积和丰富的活性中心。研究人员通过原位辐照X射线光电子能谱、功函数计算和电子顺磁共振测量，验证了S-Scheme光生电荷转移机理。

这项工作为设计用于高效太阳能燃料转化的异质结光催化剂提供了一种有效的策略。

参考文献

Libo Wang, et al, In situ Irradiated XPS Investigation on S-Scheme TiO₂@ZnIn₂S₄ Photocatalyst for Efficient Photocatalytic CO₂ Reduction, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202103447

https://doi.org/10.1002/smll.202103447