日益加剧的极端气候变化和自然灾害刺激了人们对传统碳基化石燃料的低碳/零碳替代品的探索。太阳能转化为氢气（STH）被认为是将可再生太阳能转化为无碳氢气的有效途径。受限于贵金属助催化剂的低效率和高成本，需要高性能和高性价比的光催化剂来实现现实的物质转化。

近日，阿德莱德大学乔世璋教授，Jingrun Ran用TiO₂纳米颗粒（NPs）修饰2D FePS₃（FPS）纳米片（NSs），形成具有强内电场的FPS/TiO₂ S-scheme异质结，与单独的TiO₂ NPs相比，显著提高了光催化析氢性能。

文章要点

1）合成的FPS/TiO₂显示出99.5mol h^-1 g^-1的H₂析出速率，超过单独的TiO₂约1686%。

2）研究人员通过一系列尖端表征，例如瞬态光致发光/表面光电压谱、原位AFM-KPFM、原位X射线光电子谱(XPS)和基于同步加速器的X射线吸收近边缘结构(XANES ),研究了性能大幅增加的原因。值得注意的是，研究人员进行原位AFMKPFM以可视化光生电荷迁移路径和光激发下所制备的TiO₂/FPS的表面电势变化。此外，非原位XPS和理论计算揭示了TiO₂和FPS之间密切的电子相互作用。这些结果表明，与新型2D FPS NSs耦合的TiO₂ NPs可以形成基于n-p半导体系统的S方案异质结，这不仅大大促进了电子-空穴的分离/传输，而且分别在FPS的导带和TiO₂的价带上保留了具有更高氧化还原能力的电子和空穴。因此，FPS/TiO₂ S-方案异质结的光催化H₂析出速率得到显著提高。

参考文献

Bingquan Xia, et al, TiO₂/FePS₃ S-Scheme Heterojunction for Greatly Raised Photocatalytic Hydrogen Evolution, Adv. Energy Mater. 2022

https://doi.org/10.1002/aenm.202201449

DOI: 10.1002/aenm.202201449