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为解决光催化剂电荷载流子分离性能差、胺的光催化无受体脱氢反应（PAD）存在副反应等问题，研究人员开发了 NiS-Zn3In2S6/Bi2S3异质结光催化剂。结果显示其显著提升反应效率与选择性，为相关研究提供新思路。
在当今能源与化工领域，寻找可持续的清洁能源生产方式以及高效合成高附加值化学品的途径，成为了科研人员不断探索的重要课题。氢气（H
2），凭借其清洁环保的特性，被视为极具潜力的化石燃料替代能源。然而，传统的太阳能光解水制氢方法，却面临着析氧反应动力学缓慢的困境，这严重制约了光催化水分解反应的能量转换效率。为了提高氢气产量，人们常加入有机牺牲剂来捕获光生空穴（h
+），但这种做法不仅浪费了光生空穴的氧化电位，还会产生一些无用的副产物。
与此同时，光催化无受体脱氢反应（Photocatalytic Acceptorless Dehydrogenation，PAD）逐渐进入人们的视野。该反应能够通过激活有机化合物中的 C-H、N-H 或 O-H 键，同时生成氢气和高附加值的化学品，有效利用了光生电子（e-）和空穴，为太阳能制氢开辟了新方向。在众多可通过 PAD 反应制备的化学品中，亚胺化合物因其在农药、医药和精细化工产品生产中作为重要合成中间体的地位，备受关注。通过 PAD 反应将伯胺转化为亚胺和氢气，具有广阔的应用前景。
然而，在 PAD 反应的实际应用中，光催化剂的电荷载流子分离性能不佳，以及不可控的副反应，如亚胺氢化生成二苄胺（DBA）和碳中心自由基的 C-C 偶联生成 1,2 - 二苯乙二胺（DPEA）等问题，极大地阻碍了其发展。为了解决这些问题，来自国内的研究人员开展了一项旨在提升胺的光催化无受体脱氢反应性能的研究。他们精心设计并开发了一种新型的 NiS 修饰的 Z 型异质结光催化剂 NiS-Zn3In2S6/Bi2S3（Ni-ZIS/Bi）。
这项研究成果意义重大。它成功提高了光生电荷载流子的密度和空间解耦效率，使得 Ni0.5%-ZIS/Bi1.2%相较于单纯的 Zn3In2S6，氢气生成速率提升了 12.4 倍，N - 苄基亚苄基苯胺（NBBA）生成速率提升了 5.9 倍。更值得一提的是，NBBA 的选择性从 Zn3In2S6的 28.5% 大幅提高到了 NiS0.5%-ZIS/Bi1.2%的 98%，有效抑制了亚胺氢化和 C-C 偶联等副反应。这一研究成果为设计高效的胺 PAD 反应光催化剂提供了全新的思路，为清洁能源生产和高附加值化学品合成的协同发展带来了新的可能，该研究成果发表在《Applied Surface Science》上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过常规的一步水热法合成 Zn3In2S6，再采用一步水热法制备 ZIS/Bi，并在可见光照射下原位将 NiS 共催化剂沉积在 ZIS/Bi 表面。利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料的形貌进行表征分析。
下面详细介绍研究结果：
- 光催化剂的合成与表征：研究人员利用常规的一步水热法成功合成了 Zn3In2S6，并通过后续一系列操作制备了 ZIS/Bi 以及 NiS 修饰的 Ni-ZIS/Bi 光催化剂。SEM 和 TEM 图像显示，Zn3In2S6、ZIS/Bi1.2%和 Ni0.5%-ZIS/Bi1.2%均呈现出由交织纳米片构成的花状形貌，表明 Bi2S3的引入未改变材料的整体形貌结构。
- 光催化性能提升：研究发现，NiS 和 Bi2S3的加入显著提高了光生电荷载流子的密度。与纯 Zn3In2S6和 Zn3In2S6/Bi2S3复合材料相比，Ni0.5%-ZIS/Bi1.2%中光生电子和空穴的密度分别提高了 1.73 倍和 1.25 倍。这种电荷载流子密度的提升，促进了电子和空穴在不同位点的积累，电子主要积累在 NiS 位点，空穴主要积累在 Bi2S3位点，从而显著提高了 NBBA 和氢气的生成速率，分别达到 22.9 mmol?g?1·h?1和 21.7 mmol?g?1·h?1。
- 反应选择性增强：最重要的是，Ni-ZIS/Bi 光催化剂有效抑制了亚胺氢化和 C-C 偶联等副反应，使得 NBBA 的选择性从 Zn3In2S6的 28.5% 大幅提升至 98%，极大地提高了目标产物的生成效率和纯度。
研究结论和讨论部分再次强调了该研究的重要意义。通过构建 NiS-Zn3In2S6/Bi2S3这种新型异质结光催化剂，实现了光生电荷载流子的高效分离和利用，显著提升了胺的光催化无受体脱氢反应性能。这一成果不仅为光催化领域提供了一种性能优异的新型光催化剂，还为清洁能源生产与有机合成的协同发展提供了新的理论依据和实践指导。未来，有望基于此研究进一步优化光催化剂的性能，拓展其在更多领域的应用，推动相关产业的可持续发展。
