催化開天地 - 喬世璋&冉景潤AEM：TiO2/FePS3 S-型異質結助力光催化HER－鑽石舞台

【做計算找華算】理論計算助攻頂刊，10000+成功案例，全職海歸技術團隊、正版商業軟件版權！

經費預存選華算，高至15%預存增值！

太陽能轉化為氫氣（Solar-to-hydrogen, STH）被認為是一種將可再生太陽能轉化為無碳氫氣的誘人途徑。受貴金屬助劑效率低、成本高的限制，實現現實的STH轉化需要高性能、高性價比的光催化劑。

基於此，澳大利亞阿德萊德大學喬世璋教授和冉景潤博士（共同通訊作者）等人報道了一種由TiO2納米顆粒（NPs）錨固的2D FePS3（2D FPS NSs）納米片，形成TiO2/FePS3的S-型異質結，具有較強的內電場，並對其進行了光催化析氫反應（HER）測試。

所製備的TiO2/FePS3的H2析出速率為99.5 µmol h-1 g-1，比單獨的TiO2的H2析出速率高約1686%。通過瞬態光致發光/表面光電壓譜、原位AFM-KPFM、原位X射線光電子能譜（XPS）和基於同步加速器的X射線吸收近邊緣結構（XANES）等一系列表徵研究了這一速率急劇增加的原因。值得注意的是，在光激發下，原位AFM-KPFM對製備的TiO2/FePS3的光生電荷遷移路徑和表面電位變化進行了可視化。

此外，原位XPS和理論計算揭示了TiO2和FPS之間密切的電子相互作用。結果表明，TiO2 NPs與新型2D FPS NSs耦合可形成基於n-p半導體體系的S-型異質結，不僅極大促進了電子-空穴分離/輸運，而且還分別將具有較高氧化還原能力的電子和空穴保留在FPS導帶和TiO2價帶上。因此，TiO2/FePS3 S-型異質結的光催化析氫速率顯著提高。該工作有助於設計和製備新型的基於2D材料的光催化S-型異質結。