具有内置电场的异质半导体界面是促进电荷诱导氧化还原反应的定向载流子迁移和分离的核心。不幸的是，由于大的晶格失配伴随着多个悬挂键，大多数异质界面在结构上是非共格的，这给电荷传输带来了很高的能垒。

近日，福州大学王心晨教授，喻志阳教授报道了通过控制半导体复合系统中的共晶格来优化界面电子结构，揭示了先进显微镜在原子水平上光催化异质结的结构-功能关系。

文章要点

1）研究人员以ZnO-ZnS光催化复合材料为例，采用阴离子交换反应制备了以非共格界面为主的ZnS纳米颗粒（NP）修饰的ZnO纳米线（NWs）。

2）像差校正的高角环形暗场(AC-HAADF)观测结果显示，在适当的退火温度下，通过在ZnO衬底上诱导ZnS纳米粒子的自组装，非共格ZnO-ZnS相界可以在很大程度上转变为半共格异质结。

3）第一性原理计算揭示，界面共格工程策略大大降低了与深能隙态相关的悬挂键的密度。优化的电子结构允许快速的载流子传输和电荷分离，从而提高了太阳能转换的光催化性能。

该研究为光催化异质结的界面晶格工程提供了物理上的见解，并为太阳能利用提供了一种将非共格界面转化为光催化有利的半共格相界面的简便策略。

参考文献

Xue et al., Interfacial engineering of lattice coherency at ZnO-ZnS photocatalytic heterojunctions, Chem Catalysis (2021)

DOI：10.1016/j.checat.2021.11.019

https://doi.org/10.1016/j.checat.2021.11.019