Cu2MoS4/CdS异质结光催化剂：高效太阳能驱动水分解制氢新策略

针对单一金属硫化物光催化剂（如CdS）存在光吸收率低、电子-空穴复合快等问题，中国科学院研究人员通过水热法构建Cu2MoS4/CdS（CMS/CdS）异质结材料。该研究将CdS带隙宽度从2.43 eV降至2.39 eV，可见光（λ≥420 nm）下氢产率高达24.51 mmol·g?1·h?1，较纯CdS提升18.6倍，为替代贵金属助催化剂提供了新思路。

　　

在碳中和目标下，氢能作为零碳能源备受瞩目，而太阳能驱动的水分解制氢技术被视为理想解决方案。然而，现有光催化剂普遍面临两大瓶颈：一是传统材料如CdS虽具有2.43 eV的适宜带隙，但光生载流子复合速率快；二是高效助催化剂多依赖贵金属铂（Pt），成本高昂。更棘手的是，单一催化剂活性位点不足，导致光能转化效率常低于5%。这些难题严重制约着该技术的规模化应用。

针对上述挑战，北京科技大学等机构的研究团队独辟蹊径，选择具有特殊四面体结构的三元过渡金属硫化物Cu₂MoS₄（CMS）作为助催化剂，通过水热法将其负载于CdS纳米棒上构建异质结。这一设计巧妙利用了CMS的窄带隙特性（可拓宽光吸收范围）与CdS的纳米棒结构（提供高比表面积），最终在《Applied Surface Science》发表了突破性成果。

研究团队主要采用三项关键技术：1）溶剂热法合成CdS纳米棒载体；2）分子组装策略引入Mo/Cu源构建异质结；3）通过紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和电化学阻抗谱（EIS）系统评估材料光电性能。

Physicochemical properties
通过SEM观察到CdS纳米棒长度2-4 μm、直径50-80 nm的均一结构，XRD证实CMS成功负载。关键发现是异质结使CdS带隙从2.43 eV降至2.39 eV，扩展了可见光响应范围。

Conclusions
5% CMS负载量下氢产率达24.51 mmol·g^?1·h^?1，效率提升源于三方面：1）异质结界面加速电子迁移；2）CMS的四面体结构暴露更多活性位点；3）能带结构优化降低水解过电位。

这项研究的重要意义在于：首次阐明CMS/CdS界面电子转移机制，证明三元硫化物作为非贵金属助催化剂的可行性。该工作为设计高效、低成本光催化剂提供了新范式，对推动太阳能-氢能转化技术产业化具有重要参考价值。